[發(fā)明專利]一種錐束CT系統(tǒng)角度偏差測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310539804.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103759679A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王道檔;陳茜茜;鄒慧;單良;劉維;趙軍;孔明;郭天太
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州長(zhǎng)庚測(cè)量技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01B15/00
• 分類號(hào): G01B15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種錐束CT系統(tǒng)角度偏差的測(cè)量方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed?Tomography，簡(jiǎn)稱CT)是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行斷層掃描以實(shí)現(xiàn)三維圖像重建的掃描方式，該CT技術(shù)具有無(wú)損、精確、空間分辨率高以及三維成像等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用方面特別是在無(wú)損檢測(cè)與無(wú)損評(píng)價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在錐束CT系統(tǒng)中，三維重建算法要求射線源中心、旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心、探測(cè)器中心三點(diǎn)共線，且該中心線與探測(cè)器平面、旋轉(zhuǎn)模板平面均垂直。但在工業(yè)CT系統(tǒng)的安裝及后續(xù)使用過(guò)程中，難免有機(jī)械結(jié)構(gòu)存在幾何偏差的問(wèn)題，即各個(gè)結(jié)構(gòu)面與理想平面之間會(huì)存在角度偏差，使得重建圖像產(chǎn)生條狀偽像、陰影偽像、環(huán)狀和帶狀偽像以及其它偽像，進(jìn)而造成圖像質(zhì)量下降，影響缺陷的檢測(cè)和分析。目前錐束CT系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)幾何偏差的校正方法可以分為兩大類：（1）迭代法，該方法是利用循環(huán)算法構(gòu)造序列以得到問(wèn)題近似解，其優(yōu)點(diǎn)是抗噪聲能力好，但由于迭代法的運(yùn)算量大而使重建時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且使得算法收斂的初始值較難確定；（2）解析法，該方法是利用解析表達(dá)式來(lái)表達(dá)成像函數(shù)以求問(wèn)題解的方法，其優(yōu)點(diǎn)是算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重建速度快，但解析法通常假設(shè)了系統(tǒng)的理想性或忽略了某些幾何參數(shù)的影響，且計(jì)算結(jié)果對(duì)噪聲較為敏感，魯棒性差。目前，錐束CT系統(tǒng)角度偏差參數(shù)的測(cè)量方法主要是采用平面解析幾何法并使用模板進(jìn)行校準(zhǔn)。該方法是通過(guò)假設(shè)模板的理想性（參見(jiàn)侯穎，錐束XCT系統(tǒng)的定標(biāo)方法研究，大連:大連理工大學(xué)，2010），將模板和探測(cè)器的偏差參數(shù)全部等效為探測(cè)器的偏差，因此該方法所測(cè)得結(jié)果為模板與探測(cè)器的相對(duì)值，誤差也為相對(duì)誤差，此時(shí)模板測(cè)量值為假設(shè)的0，因而該方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)探測(cè)器和模板各自的偏差參數(shù)值的分離。而利用本發(fā)明所提出的一種錐束CT系統(tǒng)的角度偏差測(cè)量方法可以很好地解決這些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)錐束CT系統(tǒng)中探測(cè)器以及轉(zhuǎn)臺(tái)的角度偏差的高精度測(cè)量問(wèn)題，提供一種錐束CT系統(tǒng)角度偏差的測(cè)量方法。

錐束CT系統(tǒng)角度偏差測(cè)量方法如下：

1)選用有n組均勻?qū)ΨQ分布標(biāo)記點(diǎn)的校準(zhǔn)用模板，n為自然數(shù)，每一組標(biāo)記點(diǎn)有4個(gè)關(guān)于校準(zhǔn)用模板中心點(diǎn)對(duì)稱的圓形標(biāo)記點(diǎn)，將該校準(zhǔn)用模板安裝在錐束CT系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，使射線源中心、校準(zhǔn)用模板中心以及探測(cè)器中心三點(diǎn)共線，且校準(zhǔn)用模板平面與錐束CT系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)平面垂直；

2)利用錐束CT系統(tǒng)對(duì)校準(zhǔn)用模板進(jìn)行測(cè)量，得到校準(zhǔn)用模板上各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)投影在探測(cè)器上的灰度圖，并利用數(shù)字圖像處理方法得到校準(zhǔn)用模板上所有圓形標(biāo)記點(diǎn)在探測(cè)器平面坐標(biāo)系UO′V上的投影坐標(biāo)數(shù)據(jù)其中以探測(cè)器中心O′為坐標(biāo)原點(diǎn)，過(guò)O′點(diǎn)與射線源中心點(diǎn)的直線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸W，過(guò)O′點(diǎn)的水平和豎直方向分別為坐標(biāo)軸U、V，建立探測(cè)器空間坐標(biāo)系UVW，i表示標(biāo)記點(diǎn)組別（i＝1,2,...,n，下同），j表示每組標(biāo)記點(diǎn)在探測(cè)器上的位置（j＝1,2,3,4，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)角位置，下同），(k)表示第i組第j個(gè)校準(zhǔn)用模板標(biāo)記點(diǎn)投影數(shù)據(jù)所包含的有效像素個(gè)數(shù)；

3)將步驟2)所得到的投影坐標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法來(lái)確定校準(zhǔn)用模板上每個(gè)投影標(biāo)記點(diǎn)的中心位置，得到第i組第j個(gè)校準(zhǔn)用模板上標(biāo)記點(diǎn)在探測(cè)器平面上投影的中心坐標(biāo)數(shù)據(jù)(u_ij,v_ij)；

4)將步驟3）中所得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)(u_ij,v_ij)代入錐束CT系統(tǒng)角度偏差測(cè)量模型方程組中，即：