[發明專利]一種錐束CT系統點擴展函數的測量與建模方法

無效

• 申請號: 201210273971.4
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102759538A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 黃魁東;張定華;卜昆;張亮;張華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于CT成像領域，涉及一種基于多孔成像的錐束CT系統點擴展函數的測量與建模方法。

背景技術

錐束CT（Cone-Beam?Computed?Tomography，CBCT）利用錐形束射線源和平板探測器采集被測物體的投影圖像，并重建出連續的序列切片圖像，具有掃描速度快、切片內和切片間的空間分辨率相同、精度高等特點，在無損檢測與逆向工程等領域已顯示出廣闊的應用前景。

在實際錐束CT掃描時，所獲得的投影圖像并非理想狀態的投影圖像，而是退化后的圖像，主要表現為圖像細節模糊，點擴展函數便是這種模糊的一種表征。點擴展函數不僅是光學成像系統的重要指標之一，同時也是進行圖像恢復的基礎。獲取到系統的點擴展函數，就獲取到了系統的退化模型。因此，如何對系統的點擴展函數進行準確的測量就顯得尤為重要。

近年來許多學者針對點擴展函數的測量做了大量的工作形成了幾種比較經典的測量方法。馬衛紅在其博士學位論文《基于圖像分析的光學傳遞函數測量技術研究》中使用了正弦目標法，該方法原理簡單并且精度較高，但正弦目標物的制作比較困難，且由于X射線很強的穿透力對材料有很特殊的要求，進一步限制了該方法在射線數字成像系統中的應用。鑒于正弦目標物制作難的問題，人們提出了矩形光柵法，周俸才，管永紅在《光子學報》（2001,30(2):218-224）的文章“閃光X射線照相系統調制傳遞函數測量”中利用該方法對閃光X射線照相系統的調制傳遞函數進行了測試，該方法使目標物的制備得以簡化，并且計算并不復雜，但是為了取得高頻部分的調制傳遞函數，需要在光柵上制作精細的狹縫，使測試成本大大增加。H.Fujita,D.Y.Tsai,T.Itoh,K.Doi,J.Morishita,K.Ueda,and?A.Ohtsuka在《IEEE?Transactions?on?Medical?Imaging》（1992，11：34-39)的文章“A?simple?method?for?determining?the?modulation?transfer?function?in?digital?radiography”中提出一種利用一個與掃描方向的垂直方向有一微小夾角的狹縫，快速獲取系統的線擴展函數，該方法沿狹縫方向的多行疊加降低了噪聲的干擾，試樣制備簡單，測量精度較高，但如果狹縫的放置位置不能和平板探測器的像素陣列很好的平行，多行疊加時就會產生誤差，所以需要特別的修正算法，這增加了計算的難度。江孝國，王婉麗，王偉，祁雙喜，吳廷烈在《強激光與粒子束》（2004，16(6)：693-696）的文章“臺階法測量輻射成像系統擴展函數的誤差分析”中使用臺階測量法進行點擴展函數的測量，該方法實驗操作簡單，臺階試件制備簡單，但是其對噪聲非常敏感，必須加入有效的平滑處理。宋顧周，朱宏權，韓長材，馬繼明，張占宏，李宏云，楊海亮在《強激光與粒子束》（2011，23(2)：531-535）的文章“桿箍縮二極管X射線焦斑的成像法測量”中使用了針孔測量法，該方法直接利用觀測圖像進行三維擬合確定點擴展函數。根據點擴展函數的定義，針孔測量法中的針孔應該趨于無限小，其測量結果才是準確的，但實際中不可能加工出無限小的針孔，而且想獲取一個光脈沖需要一個無限小的理想點光源，這是不可能實現的。因此，針孔測量法所得的點擴展函數是一個近似值，而且針孔的大小和制造精度也會對結果產生較大影響。

發明內容

為了克服現有技術應用針孔測量法測量錐束CT系統點擴展函數時存在的準確性較低、未考慮焦點尺寸影響的問題，以及無法建立錐束CT系統點擴展函數模型的問題，本發明提供一種基于多孔成像的錐束CT系統點擴展函數測量與建模方法，以達到快速準確測量錐束CT系統點擴展函數并建立其模型的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括兩個部分：首先進行錐束CT系統點擴展函數測量，然后進行錐束CT系統點擴展函數建模。

錐束CT系統點擴展函數測量方法包括以下步驟：

（1）定制一塊能完全阻止射線透射且大于平板探測器成像窗口的射束阻止平板，并沿其厚度方向制備若干具有不同直徑的針孔，針孔直徑覆蓋所用錐束CT系統平板探測器像素尺寸到射線源最大焦點尺寸之間的范圍，針孔間距大于相鄰針孔直徑的5倍；

（2）保持錐束CT掃描參數不變，采用基于圖像恢復的針孔成像點擴展函數測量方法，分別獲取各個針孔直徑下的三維高斯型點擴展函數；

（3）對所得的三維高斯型點擴展函數，以針孔直徑φ為橫坐標，分別擬合峰值a與標準差δ，得到φ-a和φ-δ的關系式；