[發明專利]一種確定C型臂斷層成像系統中幾何標定參數的方法

有效

• 申請號: 201310551531.5
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103549971A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李德玉;徐敏;樊瑜波;蒲放;張弛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種確定C型臂斷層成像系統中幾何標定參數的方法，包括以下幾個步驟：?

第一步，將螺旋線模體放在C型臂斷層成像系統中的置物臺上，用C型臂掃描，獲取螺旋線模體在平板探測器上的投影圖像；?

第二步，確定螺旋線上標志點在平板探測器上的投影位置；?

第三步，利用螺旋線的幾何特性，確定模體坐標系z軸、x軸及兩條平行于y軸的軸的投影；?

螺旋線上標志點的排列滿足半徑為R，螺距為2πh的螺旋線方程，第l個標志點位置為：?

r_l＝(R?sinψ_l，R?cosψ_l，hψ_l)?

ψ_l＝l×Δψ(l＝-N₁，-N₁+1，...，N₂-1，N₂)?

其中：Δψ是螺旋線上標志點的角度間隔，Δψ＝π/N，N表示整數；N₁和N₂的取值為整數，假設均勻排列的標志點構成的螺旋線中軸線的長度為L，則N₁+N₂＝L/(hΔψ)-1;?

（1）確定坐標系z軸投影的方法，從螺旋線上選取4個標志點，形成平行四邊形如下：?

k∈[-N₁，N₂-3N]}，?

其中，r_A，r_B，r_C。r_D是螺旋線中的4個標志點，也是構成此平行四邊形的4個頂點；ψ_A，ψ_B，ψ_C，ψ_D分別為點r_A，r_B，r_C，r_D在螺旋線中的角度位置；k是此平行四邊形的索引值，ψ_k＝k×Δψ;?

平行四邊形對角線的交點為：?

平行四邊形在探測器上的投影為四邊形對角線交點在探測器上的投影為因為對角線交點在z軸上，所以投影得到的對角線交點在z軸的投影z′上，從新選取平行四邊形，得到平行四邊形對角線交點在探測器上的投影，根據兩個投影對角線交點，確定模體坐標系z軸的投影z′軸；?

（2）確定坐標系x軸投影，從螺旋線上選取4個標志點，形成平行四邊形如下：?

i∈[max(-N₁，-N₂，-N+1)，min(N₂-2N，N₁-2N)]，i≠0}?

其中，r_A，r_B，r_C，r_D是螺旋線中的4個標志點，也是構成此平行四邊形的4個頂點；ψ_A，ψ_B，ψ_C，ψ_D分別為點r_A，r_B，r_C，r_D在螺旋線中的角度位置；i是此平行四邊形的索引值，ψ_i＝i×Δψ；平行四邊形對角線的交點為：?

其中，確定x軸上的一個點，得到相應的投影四邊形對角線的交點，在選取平行四邊形，得到平行四邊形對角線交點在探測器上的投影，根據兩個投影對角線交點，確定模體坐標系x軸的投影x′軸確定探測器上x軸的投影；?

（3）確定兩條平行于y軸的投影，從螺旋線上選取8個標志點，形成兩個平行四邊形和?

其中，r_A，r_B，r_C，r_D是螺旋線中的4個標志點，也是構成此平行四邊形的4個頂點；ψ_A，ψ_B，ψ_C，ψ_D分別為點r_A，r_B，r_C，r_D在螺旋線中的角度位置；j1、j2是此平行四邊形的索引值，?

ψ_j1＝j1×Δψ，ψ_j2＝j2×Δψ;?

兩個平行四邊形的交點為：?

第一個平行y軸的y′軸投影：確定y軸上的一個點，得到相應的投影四邊形對角線的交點，在選取平行四邊形，得到平行四邊形對角線交點在探測器上的投影，根據兩個投影對角線交點，確定模體坐標系y軸的投影y′軸確定探測器上y軸的投影；?

第二個平行y軸的y′′軸投影：確定y軸上的一個點，得到相應的投影四邊形對角線的交點，在選取平行四邊形，得到平行四邊形對角線交點在探測器上的投影，根據兩個投影對角線交點，確定模體坐標系y軸的投影y′′軸確定探測器上y軸的投影；?

第四步，確定模體坐標系原點在平板探測器上的投影；?

透入點為模體坐標系原點在平板探測器上的投影；模體坐標系原點在探測器上的投影由x軸投影和z軸投影的交點確定；?

對所有投影點的坐標進行預處理，將投影點的坐標減去透入點坐標；?

第五步，獲取中間參數a、,b、c；?

a_x,a_y,a_z分別表示a在x、y、z軸的投影；b_x,b_y,b_z分別表示b在x、y、z軸的投影；c_x,c_y,c_z分別表示c在x、y、z軸的投影；?

對點其中：?

其中：表示對應的在探測器上的坐標值；?

b_z，b_z，b_z通過上述方程組獲得；?

同樣的，對于點其中：?

其中，表示對應的在探測器上的坐標值；?

a_x，b_x，c_x通過上述方程組獲得；?

同樣的，對于點其中：?

其中：表示對應的在探測器上的坐標值；表示對應的在探測器上的坐標值；?

a_y，b_y，c_y通過上述方程組獲得；?

第六步，通過中間參數獲得C型臂斷層成像系統的9個幾何標定參數；?

幾何標定參數包括探測器的旋轉角度、X射線源到探測器距離、X射線源的位置、原點在探測器上的投影；?

探測器的旋轉角度包括探測器的俯仰角、偏轉角、傾斜角，?

X射線源的位置包括X射線源分別在x方向、y方向、z方向的位置；?

模體坐標系原點在探測器上的投影包括水平方向投影和豎直方向投影；?

通過上述得到的9個標定參數，對C型臂斷層成像系統進行描述。?