[發明專利]一種基于CAD模型的不完全掃描CT圖像重建方法

有效

• 申請號: 202010350780.8
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111583389B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 鄒永寧;余浩松
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于CAD模型的不完全掃描CT圖像重建方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：輸入被掃描工件的CAD三維模型圖M，根據實際掃描狀態確定工件的基準面，建立三維坐標系，設基準面上的坐標為X、Y軸坐標，則Z軸坐標代表垂直于基準面的分層位置，工件的基準面的分層位置為O；

S2：根據輸入的被掃描工件的分層位置P獲得CAD三維模型圖M的剖切面，并對剖切面進行離散采樣；

S3：根據X射線能量和材質確定每一像素的衰減系數，生成一幅衰減系數圖像f；

S4：將衰減系數圖像f作為CT重建的先驗圖像f^pri，對投影數據進行SART重建算法和TV算法的CT迭代重建；具體包括以下步驟：

S41：重建參數初始化：停止迭代次數N_count、TV算法中每輪的停止迭代次數N_TV、SART重建算法的松弛因子ω_n、TV算法中的松弛因子α和先驗圖像f^pri，a_i,j為系數矩陣i行j列的系數；

S42：采用SART重建算法，得到一個中間結果f^(M)；

其中，為實際投影數據，為先驗數據，上標n＝0,1,2,..是迭代步數的索引，f_j表示第j個像素，N表示圖像的像素總數，設N_φ表示所有的投影視角，φ_l表示第l∈{1,2,...,N_φ}個投影視角下所有X射線索引構成的集合；

S43：對得到的中間結果f^(M)進行非負性限制，得到f^(MS)：

S44：構造TV最小化的梯度下降方向：

d_pocs＝||f^(pri)-f^(MS)||，f^(TV-GRAD)＝f^(MS)

S45：轉入TV最小化的迭代步驟的子循環：

其中，l＝1,2,,N_TV，N_TV為TV算法的停止迭代次數，表示f^(TV-GRAD)的第s行，第t列的圖像灰度值；

S46：如滿足停止迭代的條件，則輸出f^(TV-GRAD)；否則f^pri＝f^(TV-GRAD)，轉到步驟S42。

2.根據權利要求1所述的一種基于CAD模型的不完全掃描CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：輸入被掃描工件當前CT掃描的分層位置P，根據位置P設置CAD三維模型圖M的剖切面；設CT掃描圖像物理寬度為D，像素寬度為W，得到圖像上物理寬度和像素寬度的比例為D/W，即采樣像素的大小，對剖切面進行離散采樣。

3.根據權利要求2所述的一種基于CAD模型的不完全掃描CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：對步驟S2得到的采樣像素進行灰度賦值，任一點像素的灰度值和該點物質的衰減系數相等；根據CT系統X射線能量和CAD三維模型圖M中各部分材質確定每一像素的衰減系數，生成一幅衰減系數圖像f。