[發明專利]面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法

有效

• 申請號: 200910022100.3
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101566590B
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 張定華;黃魁東;卜昆
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/20;G01T1/29
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)在射線源與工作臺之間盡量靠近工作臺的位置放置濾波板，該位置以濾波板不與工作臺和被檢測物體發生碰撞干涉為準，通過面陣探測器采集1幅含濾波板的投影圖像，該投影圖像為投影圖像1，本次掃描為掃描1；

(2)保持掃描1中的濾波板不動，將被檢測物體置于工作臺上，以掃描1的掃描參數采集1幅含濾波板和被檢測物體的投影圖像，該投影圖像為投影圖像2，本次掃描為掃描2；

(3)在濾波板放置位置將濾波板替換成射束衰減網格，被檢測物體不動，以掃描1的掃描參數采集1幅含射束衰減網格和被檢測物體的投影圖像，該投影圖像為投影圖像3，本次掃描為掃描3；

(4)保持掃描3中的射束衰減網格不動，移除被檢測物體，以掃描1的掃描參數采集1幅含射束衰減網格的投影圖像，該投影圖像為投影圖像4，本次掃描為掃描4；

(5)根據投影圖像4計算射束衰減網格中各小球投影中心的位置，包括以下步驟：

1)將投影圖像4復制一幅；

2)查找復制圖像的小球陣列投影區域中的最小灰度；

3)以該最小灰度的110％-130％為閾值，對復制圖像進行二值化，對小于閾值的象素視為位于小球投影區域，將其灰度設為1，其余象素灰度設為0，得到與小球個數相同且灰度為1的投影區域，各小球投影中心必然位于這些投影區域內；

4)生成一個位置-灰度鏈表，用于存儲各小球投影中心的位置及相應灰度；

5)對二值化圖像進行逐行逐象素掃描，若當前象素灰度為1，則進行如下處理：以該象素為種子象素，設置一個比較位，該比較位初始值為種子象素對應于投影圖像4中的位置及相應灰度；從種子象素開始用0值在二值化圖像中進行區域填充，每填充一個象素就將投影圖像4中該象素位置的灰度與比較位的灰度進行比較，若小于比較位的灰度，則用投影圖像4中該象素的灰度與位置替換比較位的灰度與位置；若本次區域填充結束，則將比較位的位置與灰度加入位置-灰度鏈表尾；處理完后從下一個象素開始繼續進行掃描；

(6)根據計算得到該象素接收到的所有散射射線強度依次計算射束衰減網格中所有小球投影中心的散射強度值，其中，I₀為象素G接收到的初始入射射線強度，I₂為掃描1時象素G接收到的透射射線強度，Gray是投影圖像3中當前計算的小球投影中心灰度，MinGray是該幅投影所有小球投影中心的最小灰度，c是常數，取為(0.1～0.3)MinGray；

(7)根據射束衰減網格中各小球投影中心處的散射強度值，采用Catmull-Clark細分曲面逼近的方法進行散射場圖像擬合，得到散射強度分布。

2.根據權利要求1所述的面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于：所述的濾波板與射束衰減網格中用于固定小球的基板的材質與尺寸完全相同。

3.根據權利要求1所述的面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于：所述的射束衰減網格由基板和在其上均勻分布的小球陣列組成，在滿足投影圖像3中所有小球投影區域的最小灰度值比投影圖像2中該位置的灰度值減小20-80的前提下，基板上的小球直徑越小越好，并使小球球心的間距為小球直徑的1.5-3.5倍；射束衰減網格基板材質與小球材質相同，或基板材質密度是小球材質密度的1-1.5倍；射束衰減網格基板厚度為小球直徑的0.2-0.8倍，基板形狀為矩形且不小于面陣探測器的成像窗口；小球被粘貼于基板的一個側面上，所用粘貼劑的密度與小球材質密度相比越小越好，該側面在掃描3中朝向射線源。

4.根據權利要求1所述的面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于：所述的射束衰減網格在醫學直接數字化照相和計算機射線照相成像系統中由有機玻璃基板上粘貼均勻分布的塑料小球陣列組成；所述的射束衰減網格在工業直接數字化照相和計算機射線照相成像系統中由銅基板上粘貼均勻分布的鋼珠陣列組成。

5.根據權利要求1所述的面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于：所述的步驟(1)至步驟(4)中，分別采集多幅投影圖像，然后分別將各次掃描得到的多幅投影圖像按對應象素進行灰度疊加并平均，得到1幅投影圖像。

6.根據權利要求1所述的面陣探測器射線數字成像中的散射強度分布獲取方法，其特征在于：所述的步驟(7)中，Catmull-Clark細分層數為4-7層，此時對控制網格頂點的X和Y坐標進行四舍五入取整作為圖像像素位置，頂點的相應Z坐標值就是該像素位置的散射值。