[发明专利]CT系统中几何参数的标定方法、装置及标定体模

说明书

【技术领域】

本发明涉及CT系统中的几何参数标定，更具体地说，涉及一种CT系统中几何参数的标定方法、装置及标定体模。 

【背景技术】

计算机断层摄影术(Computed Tomography，简称“CT”)的基本原理是：X射线从各个方向通过一个物体，利用计算机程序对所有衰减的X射线投影作分析测量，重构断层图像，获得三维图像。其可以在不破坏物体的情况下观察物体的内部结构，获得物体内部信息。数十年来，CT技术已经广泛应用于医学、药学、材料学、工业、农业、工程和考古等各个领域。 

显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备，其可以在不破坏样品的情况下，对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像。近年来，更多地用于小动物活体成像、药物开发、肿瘤病理学和基因显型研究，已成为生物学、材料学中一种重要的可进行快速、无损高分辨三维成像的工具。几何参数标定是显微CT系统调试的重要组成部分，也是获得精确重建CT图像的前提条件。 

现有对CT系统中的几何参数进行标定的技术中，通常仅标定其中一个几何参数，例如标定射线源焦点的投影坐标。其可采用对两个圆球进行一次成像，获得两个圆球的椭圆形投影，然后采用图像、图形处理方法提取出两个椭圆投影轮毂上的序列点坐标，分别对序列点坐标进行最小二乘法拟合，得到两个椭圆投影长轴的直线方程，最后求解两长轴直线方程的焦点，该交点即为射线源焦点在探测器的成像平面内的投影坐标。然而，该方案仅能标定出光源在探测器平面的投影中心点坐标。 

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能标定多个几何参数的CT系统中几何参数的标定方法。

一种CT系统中几何参数的标定方法，所述方法包括：在位于光源和探测器之间的旋转台上将放置标定体模，所述标定体模包括标定板和两个安置在所述标定板上的小球A和小球B，将所述标定体模随旋转台旋转一周，通过探测器采集小球A和小球B的投影图像中心点坐标；根据所述投影图像中心点坐标构造小球A和小球B在成像平面上形成的投影椭圆的椭圆方程，并根据所述椭圆方程计算得到小球A和小球B在成像平面上形成的投影椭圆的中心坐标；根据小球的投影图像中心点坐标及投影椭圆的中心坐标计算得到小球A和小球B的投影椭圆的投影点连线交点坐标，根据所述投影点连线交点坐标及椭圆方程计算得到探测器的扭转角、光源到探测器的距离、光源在成像平面上的投影中心点坐标、探测器的偏摆角及光源到旋转台的旋转轴的距离。 

优选地，所述通过探测器采集投影图像中心坐标的步骤具体包括：将标定体模随旋转台旋转一周，使得小球在成像平面上投影的次数大于六次且为偶数，每次小球投影后旋转台旋转的角度为：360°/小球的投影次数。 

优选地，所述方法还包括：定义右手笛卡尔坐标系(X，Y，Z)，其中，Z轴为旋转台的旋转轴，X轴为光源到旋转轴的射线，Y轴为垂直于Z轴和X轴所形成的平面的直线，并通过Z轴与X轴的交点；定义探测器的左下角为坐标原点，e_z为探测器平面的法向量，e_x、e_y为探测器上像素的排列方向，α、β分别为探测器平面的法向量e_z沿Y、Z方向的分量；定义SOD表示光源到旋转轴的距离，SDD表示光源到探测器的距离，(x₀，y₀)表示光源到成像平面上的投影中心点坐标，φ表示探测器的偏摆角，即法向量e_z在XY平面的垂线与X轴的夹角，η表示探测器的扭转角，即探测器像素的e_y方向与β的夹角。 

进一步优选地，所述光源到成像平面上的投影中心点坐标(x₀，y₀)的计算公式为：