[發(fā)明專利]TR層析掃描投影重排方法及裝置

有效

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• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110057847B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊民;孫亮;宋鑫;林強(qiáng);吳雅朋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;苗曉靜

本發(fā)明提供一種TR層析掃描投影重排方法及裝置，方法包括：根據(jù)物體的TR掃描正弦圖確定物體的平行束正弦圖的投影區(qū)域范圍，在投影區(qū)域范圍內(nèi)確定平行束正弦圖中各未知采樣點(diǎn)的坐標(biāo)；TR掃描正弦圖通過使用扇束掃描儀對物體進(jìn)行掃描獲取；對于任一未知采樣點(diǎn)，對該未知采樣點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲取該未知采樣點(diǎn)的坐標(biāo)映射到TR掃描正弦圖中的目標(biāo)坐標(biāo)位置；對TR掃描正弦圖進(jìn)行插值，獲取目標(biāo)坐標(biāo)位置的灰度值，將目標(biāo)坐標(biāo)位置的灰度值作為該未知采樣點(diǎn)的灰度值。本發(fā)明根據(jù)TR掃描正弦圖轉(zhuǎn)換得到的平行束正弦圖像更精確，基于平行束正弦圖進(jìn)行CT重建得到的斷層圖像邊緣光滑，沒有偽影現(xiàn)象，且在扇束角較大時能實(shí)現(xiàn)精確的圖像重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CT技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種TR層析掃描投影重排方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，CT(Computed Tomography，電子計算機(jī)斷層掃描)檢測技術(shù)迅速發(fā)展，該技術(shù)適用于對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的檢測，并可與CAD(Computer Aided Design，計算機(jī)輔助設(shè)計)、CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機(jī)輔助制造)等制造技術(shù)結(jié)合而形成逆向工程。這些優(yōu)勢都是其他無損檢測技術(shù)所不具備的。X射線CT成像檢測技術(shù)得到的檢測圖像是與工件材料、結(jié)構(gòu)、組成成分及密度等特性相對應(yīng)的二維斷層圖像，不存在信息疊加的問題。其檢測圖像是數(shù)字化的結(jié)果，從中可直接得到CT值、像素尺寸等物理信息。

然而，被檢測對象常常在材料、形狀、尺寸等方面有較大的不確定性，當(dāng)檢測對象尺寸大于探測器尺寸時，往往會發(fā)生由于視野(FOV，F(xiàn)ield of View)無法完全覆蓋被測物而出現(xiàn)橫向數(shù)據(jù)截斷問題，不滿足濾波反投影重建算法的數(shù)據(jù)要求。此時，必須對掃描方案進(jìn)行重新設(shè)計。第二代CT掃描具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)無損檢測領(lǐng)域中一種重要的檢測方法。其TR(Transverse Rotation，橫向旋轉(zhuǎn))掃描方式可以在物體尺寸超過X射線扇束空間范圍時，仍然可以通過物體的平移運(yùn)動獲取完整的CT投影數(shù)據(jù)，在超過射束范圍的大尺寸構(gòu)件檢測方面具備獨(dú)特優(yōu)勢，其掃描示意圖如圖1所示。圖1中物體的運(yùn)動方式為平移和旋轉(zhuǎn)交替進(jìn)行，首先將物體從X射線扇束區(qū)域的一側(cè)平移運(yùn)動到另一側(cè)，其中，一側(cè)的物體用實(shí)線圓形表示，物體中的加號表示物體的旋轉(zhuǎn)中心，平移到另一側(cè)的物體用虛線圓形表示。然后物體旋轉(zhuǎn)一個步進(jìn)角S后再平移回初始位置，S為射束扇角大小，反復(fù)執(zhí)行180°/S次，便可獲得應(yīng)用平行束濾波反投影重建所需的完備數(shù)據(jù)。

第二代CT掃描沒有直接的濾波反投影重建算法，但由于TR掃描方式與平行束掃描具有相同的特點(diǎn)，所以工業(yè)上常用的二代CT重建算法是將其投影數(shù)據(jù)重排成標(biāo)準(zhǔn)平行束數(shù)據(jù)，然后使用平行束的濾波反投影重建算法進(jìn)行重建。圖2為扇束角與平移步距間的關(guān)系。為了更加清晰地說明，假定物體固定射線移動。SA為扇形束中心射線，平移后為S₁A₁。SB為扇形束某條射線，平移后為S₁B₁。平移步距為d，扇束角S＝2α。可見SA與S₁A₁的距離為d，而SB與S₁B₁的距離d₁＝d·cosα。現(xiàn)有的重排方法是在假設(shè)d≈d₁的情況下，將TR掃描數(shù)據(jù)直接重排成平行束投影數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用平行束的濾波反投影重建算法進(jìn)行重建。這種重建方法被稱為“重排重建”。

但是由于扇束中不同角度的射線與物體平移方向的夾角不同，導(dǎo)致物體平移同樣的步進(jìn)距離，其旋轉(zhuǎn)中心與不同角度射線的距離變化是不同的，這將會造成TR掃描的數(shù)據(jù)對每一條射線而言的采樣距離是不同。目前應(yīng)用的重排重建算法僅適用于扇角較小的第二代CT掃描重建。當(dāng)α較大時，再以d≈d₁的條件進(jìn)行重排，便會造成重建結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有的重排方法導(dǎo)致重建結(jié)果不精確的問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種TR層析掃描投影重排方法及裝置。