[發明專利]一種錐束CT系統和軸對稱外形樣品的幾何誤差校正方法

有效

• 申請號: 202210076334.1
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114092594B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王曌;劉清華;陳云斌;張小麗;李敬;任忠國;李壽濤;程云;李士根;胡棟才;石正軍;羅為;李雷
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 趙丹

本申請屬于錐束CT技術領域，具體公開一種錐束CT系統和軸對稱外形樣品的幾何誤差校正方法，包括：獲取軸對稱外形樣品的投影圖像，基于獲取的投影圖像構建二值圖像；對二值圖像進行Radon變換，求解樣品形態的旋轉誤差，并基于旋轉誤差反向旋轉校正投影圖像；基于反向校正后的投影圖像對稱性，求解樣品橫向偏移誤差，并基于橫向偏移誤差反向平移校正投影圖像。本方法不需要使用標定體模，掃描流程得以簡化，省去了設計、加工標定體模的成本，無需反復重建圖像以動態調整幾何參數，計算效率得以大幅提升，對樣品僅有外形軸對稱的要求，適用范圍廣泛。

技術領域

本申請屬于錐束CT技術領域，具體地說涉及一種錐束CT系統和軸對稱外形樣品的幾何誤差校正方法。

背景技術

錐束CT系統的組裝、使用過程中會不可避免地引入幾何誤差，這些幾何誤差改變了三維物體與二維投影圖像之間的映射關系，不正確的幾何映射會導致重建圖像上出現幾何偽影，降低重建圖像的質量，影響基于重建圖像的測量的精度。通常，探測器繞法線的旋轉誤差和橫向偏移誤差對重建圖像的影響是最大的，因此，必須標定出旋轉誤差和橫向偏移誤差，并對其進行校正。

目前，常用的幾何標定方法包括離線標定方法和在線標定方法。離線標定方法根據一組已知空間坐標的標定點（稱為標定體模）及其投影坐標之間的聯系來求解錐束CT系統的幾何參數。因此，離線標定方法離不開標定體模，通常需要先掃描體模完成幾何標定，再掃描樣品，不僅流程繁瑣，還難以保證體模和樣品的擺放位置一致。另外，高精度的體模的加工成本不菲，不同錐束CT系統適用的體模也不統一，對于一些特殊的錐束CT系統（如追求高分辨率的Micro-CT系統），由于一些客觀條件的限制（如視野較小），更是難以設計體模。在線標定方法通常從幾何參數與重建圖像的一些質量評價指標（如銳度、熵）之間的聯系著手，構建目標函數，通過求解目標函數優化問題，達到標定幾何參數的目的。通常，在線標定方法需要反復地重建圖像以動態調整幾何參數，繁重的計算負擔限制了在線標定方法的使用。

因此，現有技術還有待于進一步發展和改進。

發明內容

針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種錐束CT系統和軸對稱外形樣品的幾何誤差校正方法。本申請提供如下技術方案：

一種錐束CT系統和軸對稱外形樣品的幾何誤差校正方法，包括：

獲取軸對稱外形樣品的投影圖像，基于獲取的投影圖像構建二值圖像；

對二值圖像進行Radon變換，求解樣品形態的旋轉誤差，并基于反向旋轉校正投影圖像；

基于反向校正后的投影圖像的對稱性，求解樣品橫向偏移誤差，并基于反向平移校正投影圖像。

進一步的，獲取軸對稱外形樣品的投影圖像，其類間方差計算公式為：，其中，為前景的像素所占的比例，為背景的像素所占的比例，為前景的平均灰度值，為背景的平均灰度值，為像素個數，為前景(即樣品投影)和背景的分割閾值，為灰度值小于的像素個數，為灰度值大于的像素個數；

遍歷計算得到類間方差最大的灰度值。

進一步的，基于獲取的投影圖像構建二值圖像的方法包括：令中灰度值大于的像素在中灰度值為1，中灰度值小于的像素在中灰度值為0，將投影圖像轉換為二值圖像。

進一步的，對二值圖像進行Radon變換的方法包括：設定傾斜的角度范圍為，則Radon變換的結果：

，

其中，表示將二值圖像反方向旋轉角度，方法是以圖像的中心為坐標原點，記旋轉后的圖像為，對中的任一點坐標，在中找到一點與之對應：，

當和不為整數時，通過雙線性插值可求出；

所述雙線性插值計算方法為：

記與x相鄰的兩個整數分別是和，；