[發明專利]一種錐束CT系統的散射測定和校正方法

有效

• 申請號: 200710019084.3
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號: CN101158653A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 張定華;黃魁東;卜昆;胡棟材
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01T1/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 顧潮琪

1.一種錐束CT系統的散射測定和校正方法，其特征在于包括下述步驟：

(a)根據被檢測物體確定對其進行錐束CT掃描的投影放大比、平板探測器的數據采集方式、X射線源的電壓與電流等掃描參數，這些參數在以下涉及投影圖像數據采集的步驟中保持不變；

(b)不放置任何物體，通過平板探測器采集若干幅空氣投影圖像，取其平均值作為待用的空氣投影圖像；

(c)將射束衰減網格置于X射線源和旋轉工作臺之間，通過平板探測器采集若干幅射束衰減網格的投影圖像，取其平均值作為待用的射束衰減網格投影圖像；

(d)將被檢測物體置于旋轉工作臺上，進行圓周掃描，掃描過程中旋轉工作臺采用步進旋轉或連續旋轉，通過平板探測器采集帶射束衰減網格和被檢測物體的投影圖像集I；

(e)移除射束衰減網格，僅對被檢測物體進行與步驟d完全相同的圓周掃描，被檢測物體的起始掃描投影位置與步驟d的起始掃描投影位置相同，通過平板探測器采集被檢測物體的投影圖像集II，投影圖像集II與投影圖像集I的投影幅數相同，且零件各個投影位置對應相同；

(f)通過步驟c得到的射束衰減網格投影圖像計算射束衰減網格中每個金屬小球中心的投影位置；

(g)通過金屬小球中心的投影位置和步驟b、d、e得到的投影圖像，采用射束衰減網格校正方法，計算與投影圖像集I中的投影圖像一一對應的散射場分布圖像；

(h)將投影圖像集I中的各幅投影圖像象素灰度減去與其一一對應的散射場分布圖像象素灰度，得到散射校正后的投影圖像集III；

(i)由投影圖像集III通過濾波反投影重建算法重建出散射校正后的序列切片圖像。

2.根據權利要求1的一種錐束CT系統的散射測定和校正方法，其特征在于：上述各步驟采集的投影圖像在獲取過程中已經過暗場校正、壞像素校正和增益校正。

3.根據權利要求1的一種錐束CT系統的散射測定和校正方法，其特征在于：上述步驟c中采用的射束衰減網格需添加在X射線源和被檢測物體之間，射束衰減網格的構成方法是在低吸收系數的薄板中填上均勻分布的金屬小球陣列。

4.根據權利要求1的一種錐束CT系統的散射測定和校正方法，其特征在于：上述步驟f中對射束衰減網格投影圖像經過二值化、輪廓提取、輪廓跟蹤得到每個小球的投影輪廓，對這些輪廓采用圓擬合可計算出小球投影的近似圓形區域的圓心位置和直徑；再以該圓心為中心、直徑為邊長的正方形區域內尋找投影圖像灰度最小的位置作為小球中心的投影位置。

5.根據權利要求1的一種錐束CT系統的散射測定和校正方法，其特征在于上述步驟g中散射場分布圖像的計算方法為：

定義步驟d中的掃描為掃描1，定義步驟e中的掃描為掃描2，假設射線源發出的X射線經預過濾后近似為單能射線；

對掃描1，設初始入射X射線強度為I₀，I₀透過小球后的透射強度為I₁，I₀透過小球并透過物體被象元G接收的透射強度為I₂，象元G接收到的所有散射射線強度為S，象元G接收到的總射線強度為C₂，C₂＝I₂+S，根據Beer定理，以小球為研究對象，有

I1=I0e-u1d---(1)]]>

以被檢測物體為研究對象，有

I2=C2-S=I1e-u2l---(2)]]>

對掃描2，設初始入射X射線強度仍為I₀，象元G接收到的所有散射射線強度仍為S，I₀透過被檢測物體后的透射強度為I₃，象元G接收到的總射線強度為C₁，C₁＝I₃+S，以被檢測物體為研究對象，有

I3=C1-S=I0e-u2l---(3)]]>

以上各式中，d為小球直徑，l為射線在象元G位置穿越被檢測物體的厚度，μ₁為小球的線性衰減系數，μ₂為被檢測物體的線性衰減系數；

式(2)除以式(3)，得

I1I0=C2-SC1-S---(4)]]>

將式(1)代入式(4)，有

I1=I0e-u1d=I0C2-SC1-S---(5)]]>

則S=C2-C1e-u1d1-e-u1d---(6)]]>

根據上式計算出一個小球中心投影位置上象元G處的散射值S，對其余小球中心投影位置象元進行完全相似的計算，可以得到覆蓋整個成像區域的很多象元處的散射值，然后采用雙三次樣條對其進行插值擬合得到整幅投影圖像的散射場分布。