[发明专利]用于CT系统中标定几何参数的标定体模、标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及CT系统中几何参数的标定，尤其涉及一种用于CT系统中几何参数标定的标定体模、标定装置及标定方法。

背景技术

计算机断层成像(CT)是通过无损方式获取物体内部结构信息的一种重要成像手段，它拥有高分辨率、高灵敏度以及多层次等众多优点，被广泛应用于各个医疗临床检查领域。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。

中国专利申请号201210148432.8提出的“一种X射线锥束计算机层析成像系统的几何参数标定方法”。该方法通过相机标定技术来复现锥束CT系统中的X射线源、平板探测器和转轴之间的几何位置关系，从而对锥束CT的几何参数及其误差进行直接求解，是一种系统化的测量求解方法，可以将锥束CT抽象为基本的相机系统模型，从而同时求解系统中相互关联的多个几何参数。

但是，上述公开的CT系统的几何参数标定方法不能同时标定CT系统的全部7个几何参数；且并不能同时适用于离体CT系统(标定体模旋转，光源和探测器不动)和活体CT系统(标定体模固定，光源和探测器旋转)；另外，参数标定过程较复杂，需要对标定体模进行多次投影，难于多次重复实现。

发明内容

基于此，有必要针对上述CT系统中几何参数的标定系统存在的缺陷，提供一种能够同时标定CT系统中几何参数的标定体模。

一种用于CT系统中几何参数标定的标定体模，包括：包括两个相同的平行设置的标定板及小球，所述两个标定板上分别对应开设有若干相同的小孔，所述小球至少为四个且分别安装于所述两个标定板上的小孔内。

本发明还提供了一种用于CT系统中几何参数标定的标定装置，包括由光源、旋转台和探测器组成的CT系统，所述标定装置还包括垂直放置在所述光源和探测器之间的旋转台上的标定体模，所述标定体模包括两个相同的平行设置的标定板及小球，所述两个标定板上分别对应开设有若干相同的小孔，所述小球至少为四个且分别安装于所述两个标定板上的小孔内；所述标定体模随所述旋转台旋转，所述探测器用于采集各个小球的投影图像的中心点坐标；及图像处理模块，用于根据所述投影图像的中心点坐标构建第一投影矩阵，所述图像处理模块还用于根据所述CT系统的几何结构及所述标定体模几何结构分别计算各个小球在所述CT系统坐标系中的空间位置坐标，以及根据所述空间位置坐标构建第二投影矩阵，根据所述第一投影矩阵及所述第二投影矩阵计算得到探测器平面的投影中心点坐标、光源到探测器的距离、探测器的扭转角、探测器的倾斜角、探测器的旋转角及光源到旋转台旋转轴的距离。

另外，本发明还提供了一种CT系统中几何参数的标定方法，所述CT系统包括光源、旋转台和探测器，所述标定方法包括下述步骤：在所述光源和探测器之间的旋转台上垂直放置标定体模，所述标定体模包括两个相同的平行设置的标定板及小球，所述两个标定板上分别对应开设有若干相同的小孔，所述小球至少为四个且分别安装于所述两个标定板上的小孔内；将所述标定体模随所述旋转台旋转，通过所述探测器采集各个小球的投影图像的中心点的横坐标和纵坐标；根据所述投影图像的中心点坐标构建第一投影矩阵；根据所述CT系统的几何结构关系和标定体模的几何结构关系分别计算各个小球在所述CT系统坐标系中的空间位置坐标；根据所述空间位置坐标构建第二投影矩阵；根据所述第一投影矩阵及所述第二投影矩阵计算得到探测器平面的投影中心点坐标、光源到探测器的距离、探测器的扭转角、探测器的倾斜角、探测器的旋转角及光源到旋转台旋转轴的距离。

上述用于CT系统中几何参数的标定装置及标定方法，采用简单的标定体模，在旋转台上旋转，通过探测器采集标定体模上各个小球的投影图像的中心点坐标，根据投影图像的中心点坐标构建第一投影矩阵，根据CT系统的几何结构及标定体模几何结构分别计算各个小球在所述标定装置坐标系中的空间位置坐标，并根据所述空间位置坐标构建第二投影矩阵，根据第一投影矩阵及第二投影矩阵计算得到探测器平面的投影中心点坐标、光源到探测器的距离、探测器的扭转角、探测器的倾斜角、探测器的旋转角及光源到旋转台旋转轴的距离。

上述标定装置及标定方法仅需对标定体模进行1次投影就能够同时标定CT系统的全部7个几何参数，操作简单，极大满足了后续CT系统的图像校正；另外，上述标定装置及标定方法可以同时适用于离体CT系统和活体CT系统，适应性广；同时，上述标定体模结构简单、制备成本低廉，易于获得。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的用于CT系统中几何参数标定的标定体模的示意图。