一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法技术

一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，涉及CT扫描图像构建领域，具体步骤如下：1）获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图；2）计算边缘的质心位置x0；3）设圆盘旋转中心偏移量x为x0的±δ领域，依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量x对应的CT图像；4）求出重建后每一幅CT图像中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，拟合图像重建中心偏移量x与中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算图像重建中心偏移量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CT扫描图像构建领域，特别是一种用于工业CT图像重建中心定位的方法。
技术介绍
III代CT扫描图像重建是基于这样一种假设，扇形射束在旋转投影时，中心射线经过旋转中心，或者说旋转中心在扇形射线束中的位置是已知的，实际CT系统要做到这一点是很困难的，在设备最初调试阶段要经过繁琐的试凑过程才能满足精度需求；而且当设备使用一段时间，因环境和负载变化等因素，旋转中心位置会发生漂移，找准位置费力费时。针对这一问题解决方法很多，主要有迭代法，正弦图重心法，单点模型法，相对角法等。傅健等人通过射线源偏移量和工件上任意一点投影在探测器上的偏移量之间的关系求解各个投影值的位置偏移量，并多次移动射线源，迭代重建CT图像来确定图像重建中心，该方法定位精度不高，而且采用图像信噪比评判图像重建清晰度无法达到预期效果。张蔚等人依据投影正弦图关于旋转中心对称原理，先对投影正弦图像进行分割，再通过求物体投影在各个方向的投影质心，最后将所有质心位置相加权求均值的方法，此方法优点是降低噪声影响，但是当被扫描物体密度较低时，投影图像分割不准确，导致定位精度较低。李保磊等人利用III代CT扫描、360°旋转方式下投影正弦图相对于旋转中心对称的关系，即正弦图上投影值在旋转中心左侧的面积分与右侧的面积分相等的关系求旋转中心位置，该方法计算精度为像素级，而且受噪声影响大。Liu T等人运用单点模型法计算旋转中心偏移量，该方法将一根钢丝固定在旋转台上，转台绕旋转中心转 360°，运用钢丝投影数据的极值来求解图像重建中心，该模型的缺点是无法避免体积效应弓I入的误差。另外一种基于正弦图的相对角法是利用正弦图中旋转角度相差180°的投影值相等特点，以角度相差180°两组投影之差的均值所对应最小的位置作为重建中心，该方法无法避免因探测器具有一定宽度而引入的体积效应，精度不高，并且该方法要求射线源剂量非常稳定
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，它可以确定旋转中心与理想中心的偏移量，从而为修正CT系统旋转中心偏移提供准确的数据。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下:I)将标准待测圆盘工件放置在转台中心，采用III代CT扫描方式获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图；2)提取投影正弦图的边缘，计算边缘的质心位置Xtl，即图像重建中心初始偏移量；3)设圆盘旋转中心偏移量X为Xtl的± S领域，即X在[Xtl- S，X(l+ S ]范围内，其中0〈 S〈1，且X的取值为从Xtl- 6开始依次递增k像素的序列，再依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量X对应的CT图像；4)求出重建后每一幅CT图像，即X每一次取值，中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，用一维高斯函数= oe(_(x_A)2/e2)拟合图像重建中心偏移量X与圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算高斯函数峰值所对应的变量x=b即为所求的图像重建中心偏移量。进一步，所述待测圆盘质地均匀，采用III代CT扫描时扇形射线束平等于圆盘上、下面并垂直于圆盘轴心线，圆盘直径小于等于CT系统扫描视场直径的2/3，且圆盘直径小于等于CT扫描最大可穿透钢厚度的2/3。进一步，步骤I)中所述的采用III代CT扫描方式进行扫描时，旋转台静止，而射线源和探测器组合旋转运动，或旋转台旋转运动，而射线源和探测器组合静止。进一步，步骤2)中所述的计算边缘的质心位置Xtl具体步骤如下:2-1)采用Canny算法提取投影正弦图的边缘轮廓，其中选取阈值保证所提取的边缘是单像素、连续的轮廓；2-2)计算第i个投影视下边缘点的重心位置Xi，其中i=l，2，...M，M为投影视角总数；2-3)计算所有视角下边缘点重心的均值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，具体步骤如下：?1）将标准待测圆盘工件放置在转台中心，采用Ⅲ代CT扫描方式获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图；?2）提取投影正弦图的边缘，计算边缘的质心位置x0，即图像重建中心初始偏移量；?3）设圆盘旋转中心偏移量x为x0的±δ领域，即x在[x0?δ,x0+δ]范围内，其中0<δ<1，且x的取值为从x0?δ开始依次递增k像素的序列，再依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量x对应的CT图像；?4）求出重建后每一幅CT图像，即x每一次取值，中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，用一维高斯函数拟合图像重建中心偏移量x与圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算高斯函数峰值所对应的变量x=b即为所求的图像重建中心偏移量。?FDA00003106158300011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，具体步骤如下: 1)将标准待测圆盘工件放置在转台中心，采用III代CT扫描方式获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图； 2)提取投影正弦图的边缘，计算边缘的质心位置Xtl,即图像重建中心初始偏移量； 3)设圆盘旋转中心偏移量X为Xci的±5领域，即X在[Xc1- 6 , X0+ 8 ]范围内，其中0〈 S〈1，且X的取值为从Xtl- 6开始依次递增k像素的序列，再依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量X对应的CT图像； 4)求出重建后每一幅CT图像，即X每一次取值，中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，用一维高斯函数=拟合图像重建中心偏移量X与圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算高斯函数峰值所对应的变量x=b即为所求的图像重建中心偏移量。2.如权利要求1所述的一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，所述待测圆盘质地均匀，采用III代CT扫描时扇形射线束平等于圆盘上、下面并垂直于圆盘轴心线，圆盘直径小于等于CT系统扫描视场直径的2/3，且圆盘直径小于等于CT扫描最大可穿透钢厚度的2/3。3.如权利要求1或2所述的一种基于 点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，步骤I)中所述的采用III代CT扫描方式进行扫描时，旋转台静止，而射线源和探测器组合旋转运动，或旋转台旋转运动，而射线源和探测器组合静止。4.如权利要求1所述的一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，步骤2)中所述的计算边缘的质心位置Xtl具体步骤如下: 2-1)采用Canny算法提取投影正弦图的边缘轮廓，其中选取阈值保证所提取的边缘是单像素、连续的轮廓； 2-2)计算第i个投影视下边缘点的重心位置Xi，其中i=l，2,...M，M为投影视角总数； I Af 2-3)计算所有视角下边缘点重心的均值1 =;Aftf 2-4)计算图像旋转中心初始偏移量4 =X-N，其中N为中间探测器位置。5.如权利要求4所述的一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，步骤3)中对不同的图像重建中心偏移量采用FBP算法重建CT图像的总数为1+2 6 /k幅，k的取值比系统期望的精度误差低一个数量级。6.如权利要求5所述的一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，其特征在于，步骤4)中根据已重建的1+2 6 /k幅CT图像，计算高斯函数峰值所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，刘明进，蔡玉芳，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：