本发明专利技术是Ｘ射线计算机断层成像系统的几何校正方法，尤其适合于圆轨道的锥束和扇束计算机断层成像系统的几何参数校正，利用线模体Ｘ射线计算机断层成像三维重建数据中包含的计算机断层成像系统的Ｘ射线探测器偏移信息，精确估计Ｘ射线探测器的水平偏移量，并用获得的水平偏移量进行Ｘ射线计算机断层成像系统的几何校正，从而提高Ｘ射线计算机断层成像系统的空间分辨率，减少图像伪影。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于影像处理的
，涉及x射线计算机断层成像系统的几何参数校正，尤其适合于圆轨道的锥束和扇束计算机断层成像系统的几何参数校正。
技术介绍
X射线计算机断层成像(以下简称CT)系统在成像技术以及工业无损探伤等方面 均发挥着重要作用。CT系统的几何位置参数对成像质量具有非常大的影B向。几何位置误差 会导致系统空间分辨率下降、产生图像伪影甚至使重建图像无法正常使用。 锥束圆轨道CT系统和扇束圆轨道CT系统是两种常见的CT系统，其中扇束圆轨 道CT系统可以看作是锥束圆轨道CT系统的特例。对于锥束圆轨道CT系统，已有人提出了 几种几何参数的校正方法。这些方法可分为两类一类是利用专门设计的几何测试模体， 利用几何测试模体在多个角度下的投影数据估计几何位置参数。例如，参考文献K. Yang， A丄C. Kwan， D. F. Miller, and J. M. Boone，"A geometric calibrationmethod for cone beam CT systems, ，，Medical Physics, vol. 33， no. 6， pp. 1695-1706， 2006.使用滚珠模体 投影的方法进行CT系统的几何校正。在该方法中，对滚珠模体进行360度CT扫描，获得滚 珠模体的扫描投影数据，利用投影数据中包含的CT系统的几何偏移信息，即可计算出系统 的几何位置误差。该方法虽然可以计算出CT系统的几何位置偏差，但是其计算得到的水平 偏移量常常会有一定的误差。另一类方法是通过构造一个与几何位置偏差相关的代价函 数，通过优化算法使该代价函数最小，当代价函数达到局部最小点时即获得一组几何位置 参数。对于这种构造代价函数的方法，由于存在局部最小点，优化算法难以保证代价函数到 达了全局最小点，从而导致获得的几何参数存在偏差。
技术实现思路
为了解决现有技术中X射线探测器水平偏移误差大时，影响成像效果的问题，本 专利技术的目的是提出了一种基于线模体的，尤其 适合于圆轨道的锥束和扇束计算机断层成像系统的X射线探测器水平偏移误差的校正。 为了达成所述目的，本专利技术提供一种X射线计算机断层成像系统的几何校正方 法，包括步骤如下 步骤1 :用X射线计算机断层成像系统对线模体进行扫描和三维重建； 步骤2 :利用线模体的三维重建数据中包含X射线计算机断层成像系统的X射线探测器偏移信息，计算X射线探测器的水平偏移量； 步骤3 :通过将X射线探测器的中心通道左移或右移该水平偏移量，实现X射线探测器水平偏移的补偿，从而完成对X射线计算机断层成像系统进行几何校正。其中，所述线模体包括圆柱体和细线，所述细线位于圆柱体中，细线的直径远小于X射线计算机断层成像系统所能达到的空间分辨率，且细线的密度远大于其周围材料密度。 其中，所述的细线与X射线计算机断层成像系统的旋转轴平行放置，且细线靠近3旋转轴，用于对线模体进行360度扫描，获得线模体扫描投影数据。 其中，所述线模体的三维重建的步骤包括 步骤21 :利用滚珠模体投影的方法测得一组X射线计算机断层成像系统的初始几 何参数，利用初始几何参数对X射线计算机断层成像系统进行几何校正，获得几何校正参 数； 步骤22 :利用几何校正参数和X射线计算机断层成像算法，将线模体360度扫描 获得的线模体投影数据重建出线模体的重建切片，重建切片的像素大小要小于CT系统所 能达到的空间分辨率； 步骤23 :重建多张重建切片，构成线模体的三维重建数据，完成线模体的三维重建。 其中，所述计算X射线探测器存在水平偏移，是根据线模体的细线在X射线计算机 断层成像系统的三维重建数据的切面中对应一圆环，利用该线模体的细线对应圆环的半径 r计算X射线探测器的水平偏移量，计算公式为Au二M，r，其中Au是X射线探测器的水 平偏移量，M是X射线计算机断层成像系统的放大倍数。 其中，所述校正水平偏移量是首先向一方向补偿X射线探测器的偏移量，将X射线 探测器中心通道左移该水平偏移量，并再次使用X射线计算机断层成像算法，由线模体360 度扫描获得的线模体投影数据重建出线模体的重建切片；观察重建切片，如果该线模体的 细线对应圆环消失，变成一个实心点，则X射线计算机断层成像系统几何校正完毕；如果该 线模体的细线对应圆环变大，则说明补偿方向有误，需要向相反的方向补偿偏移量，即将X 射线探测器中心通道右移该水平偏移量，完成X射线计算机断层成像系统的几何校正。 其中，X射线探测器的中心通道为X射线源发出的X射线束中穿过旋转轴的一条 射线所对应的X射线探测器的位置。 本专利技术的有益效果利用线模体的计算机三维重建数据中包含的X射线计算机断 层成像系统的X射线探测器偏移信息，精确估计X射线探测器的水平偏移量。并用获得的 偏移信息进行CT系统的几何校正，从而提高CT系统的空间分辨率，减少图像伪影。附图说明 图1为存在X射线探测器水平偏移时线模体扫描时的投影数据采集和三维重建反 向投影的示意图。 图2为X射线探测器水平偏移导致圆环形成的示意图。 图3a_图3b为用于CT系统几何校正的线模体的结构示意图。 图4为不同X射线探测器水平偏移下得到的线模体三维重建切面图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。 虽然实施例是在微型锥束CT系统下进行，在普通的锥束CT系统和扇束CT系统下情况类似，同样适用。在使用本专利技术时，只要保证所用线模体5的细线的直径远小于CT系统所能达到的空间分辨率(小于空间分辨率的三分之一 )，细线的密度远大于其周围材料密度，CT重建的切片像素大小小于CT系统所能达到的空间分辨率即可。对使用的X射线 源1， X射线探测器2以及其像素大小和像素个数，X射线源1到X射线探测器2的距离，X 射线源1到CT系统的旋转轴4的距离，CT系统的放大倍数，线模体5的外径，细线在线模 体5中的位置，CT系统的具体扫描参数，重建切片的厚度等均没有硬性限制。实施例中线 模体5包含两根钨丝，但也可以只有一根钨丝。 实施例中CT系统采用微焦斑X射线源1， X射线探测器2采用高分辨率的X射线 平板探测器，X射线探测器2像素大小为0. 05mmX 0. 05mm，有效像素个数是2240 X 2344个， CT系统所能达到的空间分辨率为35微米。利用本专利技术所涉及的CT系统几何校正的具体实 施步骤如下 步骤1 :利用滚珠模体投影的方法(见参考文献)测得一组X射线计算机断层成 像系统的初始几何参数，利用初始几何参数对X射线计算机断层成像系统进行几何校正， 获得系统校正参数；实验测得X射线源1到X射线探测器2的距离SDD = 498mm， X射线源 1到CT系统的旋转轴4的距离SOD = 383mm，系统的放大倍数M = 1. 3。 步骤2 :使用如图3a_图3b所示，用于CT几何校正的线模体5的结构示意图，图 3a是线模体5的纵向剖视图，图3b是线模体5的横断面剖视图，图中线模体5的圆柱体51 材料为有机树脂，图中52表示线模体5中的一根钨丝，称为第一细线52，图中53表示线模 体5中的另一根钨丝，称为第二细线53，图中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｘ射线计算机断层成像系统的几何校正方法，其特征在于：步骤１：用Ｘ射线计算机断层成像系统对线模体进行扫描和三维重建；步骤２：利用线模体的三维重建数据中包含Ｘ射线计算机断层成像系统的Ｘ射线探测器偏移信息，计算Ｘ射线探测器的水平偏移量；步骤３：通过将Ｘ射线探测器的中心通道左移或右移该水平偏移量，实现Ｘ射线探测器水平偏移的补偿，从而完成对Ｘ射线计算机断层成像系统进行几何校正。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，朱守平，杨鑫，闫国瑞，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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