【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于ct成像，具体地说涉及一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法。
技术介绍
1、工业ct作为无损检测的重要技术手段，是现代工业生产、科学研究的有力分析工具。工业ct的应用潜力不断得到发掘，不仅用于缺陷检测，也可用于尺寸、角度、偏心距等几何测量。
2、根据探测器类型的不同，工业ct分为基于面阵探测器的锥束ct和基于线阵探测器的扇束ct。工业扇束ct由x射线源、旋转平台、线阵探测器、机电控制系统组成，如图1所示。检测对象固定于旋转平台上，由旋转平台带动其旋转。x射线穿过检测对象被线阵探测器接收，并转换为光电数字信号，形成投影数据，经过计算机重建后获得ct断层影像。x射线源和线阵探测器固定，旋转平台可垂直升降(或旋转平台仅作旋转运动，x射线源和线阵探测器可同步垂直升降)，便于对检测对象不同部位开展扇束ct成像。
3、给定投影角度βi，射线源焦点s与线阵探测器cd构成扫描平面scd，该扫描平面与扫描物体相交的平面为pi，扫描平面示意图如图2所示，遍历投影角度βi,i＝0,…,n-1，n表示投影角度总数，所有平面pi,i＝0,…,n-1共面，且与旋转轴垂直，此为扇束ct成像的理论模型。但是，实际工程应用中，射线源焦点s与线阵探测器构成的扫描平面存在两个维度的变化：1、线阵探测器平行于旋转平台平面，但沿旋转轴方向整体偏高或偏低，即线阵探测器、x射线源距旋转平台台面的距离不一致。2、线阵探测器绕so轴发生偏转，即线阵探测器端点c、端点d距旋转平台台面的距离不一致。上述维度变化均违背了扇束ct成像的理
技术实现思路
1、针对现有技术的种种不足，现提出一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，以解决现有技术中扫描平面偏离理论模型影响扇束ct成像精度的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，包括以下步骤：
4、在旋转平台边缘相间隔的固定两个等高的圆柱体，以旋转平台、x射线源为参照物，建立空间三维坐标系；
5、设置旋转平台的初始位置，使两个圆柱体均脱离扫描平面，开启x射线源进行线扫描，旋转平台匀速升降，线阵探测器采集线扫描投影数据；
6、调节x射线源与线阵探测器的相对高度，直至两个圆柱体在线扫描投影数据中同时出现，视为x射线源与线阵探测器高度一致；调节线阵探测器两个端部的相对高度，直至两个圆柱体在线扫描投影数据中同时出现，视为线阵探测器两个端部高度一致，实现扇束ct扫描平面共面。
7、本技术方案进一步设置为，所述空间三维坐标系的建立方法为：
8、以旋转平台的旋转中心为原点；
9、以旋转平台的旋转轴为z轴，且竖直向上为正方向；
10、以旋转平台的旋转中心与x射线源的连线为x轴，且指向x射线源为正方向。
11、本技术方案进一步设置为，设置旋转平台的初始位置，使两个圆柱体均低于扫描平面，开启x射线源进行线扫描，旋转平台匀速上升，线阵探测器采集线扫描投影数据；
12、或，设置旋转平台的初始位置，使两个圆柱体均高于扫描平面，开启x射线源进行线扫描，旋转平台匀速下降，线阵探测器采集线扫描投影数据。
13、本技术方案进一步设置为，所述两个圆柱体分别为第一圆柱体和第二圆柱体，第一圆柱体靠近x射线源设置，第二圆柱体靠近线阵探测器设置，第一圆柱体与第二圆柱体间隔180°设置，且两者在x轴方向上的投影长度为l。
14、本技术方案进一步设置为，设定x射线源与线阵探测器的相对高度为δh1，则：δh1＝sdd×tan(γ)；
15、γ＝arctan(δh/l)；
16、δh＝(r2-r1)×τ×υ；
17、其中，sdd表示x射线源与线阵探测器的距离，线阵探测器积分时间为τ，旋转平台升降速度为υ，第一圆柱体、第二圆柱体在投影数据中首次出现的行坐标分别为r1、r2。
18、本技术方案进一步设置为，若第一圆柱体率先出现在投影数据时，说明线阵探测器所处位置高于x射线源所处位置，反之，说明x射线源所处位置高于线阵探测器所处位置。
19、本技术方案进一步设置为，设定线阵探测器两个端部的相对高度为δh2，则：δh2＝|r1-r2|×τ×υ；
20、其中，线阵探测器积分时间为τ，旋转平台升降速度为υ，第一圆柱体、第二圆柱体在投影数据中首次出现的行坐标分别为r1、r2。
21、本技术方案进一步设置为，调节线阵探测器两个端部的相对高度之前，还包括：
22、转动旋转平台，使第一圆柱体与第二圆柱体的连线投影与y轴共线，第一圆柱体、第二圆柱体分别对应线阵探测器两个端部。
23、本技术方案进一步设置为，若第一圆柱体率先出现在投影数据时，说明第一圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置低于第二圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置，反之，说明第二圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置低于第一圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置。
24、本技术方案进一步设置为，两个圆柱体在线扫描投影数据中同时出现时，0≤|r1-r2|≤σ，σ为松弛因子。
25、本专利技术的有益效果是：
26、通过对两个等高的圆柱体进行线扫描成像，以识别、测量扫描平面偏离扇束ct理论模型的变化情况，并通过调节线阵探测器姿态，使扫描平面尽可能趋近于理论模型，以提高扇束ct成像精度。
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1.一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，所述空间三维坐标系的建立方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，设置旋转平台的初始位置，使两个圆柱体均低于扫描平面，开启X射线源进行线扫描，旋转平台匀速上升，线阵探测器采集线扫描投影数据；
4.根据权利要求2所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，所述两个圆柱体分别为第一圆柱体和第二圆柱体，第一圆柱体靠近X射线源设置，第二圆柱体靠近线阵探测器设置，第一圆柱体与第二圆柱体间隔180°设置，且两者在X轴方向上的投影长度为L。
5.根据权利要求4所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，设定X射线源与线阵探测器的相对高度为ΔH1，则：ΔH1＝SDD×tan(γ)；
6.根据权利要求5所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，若第一圆柱体率先
7.根据权利要求4所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，设定线阵探测器两个端部的相对高度为ΔH2，则：ΔH2＝|r1-r2|×τ×υ；
8.根据权利要求7所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，调节线阵探测器两个端部的相对高度之前，还包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，若第一圆柱体率先出现在投影数据时，说明第一圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置低于第二圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置，反之，说明第二圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置低于第一圆柱体对应的线阵探测器端部所处位置。
10.根据权利要求5-9任一所述的一种基于双柱模体的扇束CT扫描平面共面校准方法，其特征在于，两个圆柱体在线扫描投影数据中同时出现时，0≤|r1-r2|≤σ，σ为松弛因子。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，其特征在于，所述空间三维坐标系的建立方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，其特征在于，设置旋转平台的初始位置，使两个圆柱体均低于扫描平面，开启x射线源进行线扫描，旋转平台匀速上升，线阵探测器采集线扫描投影数据；
4.根据权利要求2所述的一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，其特征在于，所述两个圆柱体分别为第一圆柱体和第二圆柱体，第一圆柱体靠近x射线源设置，第二圆柱体靠近线阵探测器设置，第一圆柱体与第二圆柱体间隔180°设置，且两者在x轴方向上的投影长度为l。
5.根据权利要求4所述的一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方法，其特征在于，设定x射线源与线阵探测器的相对高度为δh1，则：δh1＝sdd×tan(γ)；
6.根据权利要求5所述的一种基于双柱模体的扇束ct扫描平面共面校准方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云斌，罗为，程云，石正军，蔡哲，刘清华，李敬，李寿涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：
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