[發(fā)明專利]錐束CT系統(tǒng)快速定位方法及其專用測具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910023137.8
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101603810A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃魁東;張定華;李明君
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 黃毅新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速定位方法，特別是錐束CT系統(tǒng)快速定位方法。還涉及這種錐束CT系統(tǒng)快速定位方法專用測具。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有的錐束CT系統(tǒng)主要由X射線源、旋轉(zhuǎn)工作臺和平板探測器構(gòu)成，其安裝定位參數(shù)包括：射線源焦點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)工作臺中心的距離Dso，射線源焦點(diǎn)到平板探測器的距離Dsd，中心射束(射線源發(fā)出的一條與旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)軸垂直的射線)在平板探測器上的照射位置(x，y)，以及平板探測器分別繞X、Y和Z軸的旋轉(zhuǎn)角α、β和γ。其中，Dso、Dsd、x、y和γ對重建切片圖像質(zhì)量及后續(xù)應(yīng)用有重要影響。采用常規(guī)手段安裝的錐束CT系統(tǒng)，只能保證部件基本的相對位置關(guān)系，而不能直接得到高精度的定位參數(shù)。?

文獻(xiàn)“錐束CT系統(tǒng)安裝參數(shù)確定技術(shù)研究，計算機(jī)工程與應(yīng)用，2006，Vol.20，p170-173”公開了一種基于細(xì)琴弦重建圖像評估的黃金分割迭代搜索法來測定錐束CT系統(tǒng)定位參數(shù)。該方法構(gòu)造了一個切片圖像灰度密度函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，采用黃金分割搜索法分別調(diào)整各個定位參數(shù)，最終使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值，從而確定系統(tǒng)的定位參數(shù)。該方法在黃金分割迭代搜索中涉及反復(fù)的CT重建，計算量大，測定一次需數(shù)小時；迭代計算前需采用其它方法測量初值，若初值誤差太大，可能導(dǎo)致該方法失效；進(jìn)一步的研究表明，Dso與Dsd不能使目標(biāo)函數(shù)收斂，因此不能對這兩個參數(shù)進(jìn)行迭代搜索。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)定位耗時多的不足，本發(fā)明提供一種錐束CT系統(tǒng)快速定位方法，采用自制的圓桿測具進(jìn)行數(shù)次簡單掃描，即可快速計算出錐束CT系統(tǒng)的主要定位參數(shù)Dso、Dsd、x、y和γ。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種錐束CT系統(tǒng)快速定位方法，其特點(diǎn)是包括下述步驟：?

(a)將圓桿測具放置在錐束CT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)工作臺中心處，采集多幅投影圖像，然后將這些圖像按對應(yīng)象素進(jìn)行灰度疊加并平均，得到1幅投影圖像G1，并按重建所需投影圖像尺寸進(jìn)行裁剪；?

(b)保持圓桿測具不動，將旋轉(zhuǎn)工作臺往射線源方向或平板探測器方向平移h＝40～80mm，采集多幅投影圖像，然后將這些圖像按對應(yīng)象素進(jìn)行灰度疊加并平均，得到1幅投影圖像G2，并按重建所需投影圖像尺寸進(jìn)行裁剪；?

(c)將圓桿測具沿與平板探測器成像平面平行的方向平移D/5～D/3，記此位置為0度，采集多幅投影圖像，然后將這些圖像按對應(yīng)象素進(jìn)行灰度疊加并平均，得到1幅投影圖像G3，并按重建所需投影圖像尺寸進(jìn)行裁剪；其中，D是圓桿直徑；?

(d)保持圓桿測具不動，將旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)180度，采集多幅投影圖像，然后將這些圖像按對應(yīng)象素進(jìn)行灰度疊加并平均，得到1幅投影圖像G4，并按重建所需投影圖像尺寸進(jìn)行裁剪；?

(e)利用上述采集的投影圖像，計算Dso、Dsd和y，?

①將求對數(shù)后的投影圖像G1按行進(jìn)行投影象素灰度疊加，得到1列投影；?

②以該列投影的中點(diǎn)為起始點(diǎn)，逐象素向上查找第一個局部灰度最大值象素點(diǎn)，將此點(diǎn)標(biāo)記為P_max，判斷準(zhǔn)則為該象素的相鄰2～5個象素的灰度均小于該象素的灰度；?

③從P_max逐象素向上查找第一個局部灰度最小值象素點(diǎn)，將此點(diǎn)標(biāo)記為P_min，判斷準(zhǔn)則為該象素的相鄰2～5個象素的灰度均大于該象素的灰度；?

④計算P_max和P_min象素灰度的平均值；?

⑤在P_max與P_min之間查找與此灰度平均值最接近的兩個象素點(diǎn)；?

⑥根據(jù)灰度平均值對這兩個象素點(diǎn)進(jìn)行線性插值，得到一個亞象素點(diǎn)，將此點(diǎn)標(biāo)記為P₁；?

⑦采用第②～⑥步的方法，以該列投影的中點(diǎn)為起始點(diǎn)，逐象素向下查找并計算可得到P₂點(diǎn)；?

⑧對求對數(shù)后的投影圖像G2，采用第①～⑦步的方法可得到P₃點(diǎn)和P₄點(diǎn)；?

⑨根據(jù)獲取投影圖像G1、投影圖像G2的兩次掃描投影的相關(guān)性，得到方程組：?