[发明专利]一种大视场分度偏移重建方法及其系统

说明书

本发明提供了一种大视场分度偏移重建方法，包括下述步骤：用旋转分度α_j’下的实测CT数据代替旋转分度α_j下的待补CT数据，以实现对待补CT数据的补偿，一个CT数据为一个旋转分度下一条X射线穿过待测物后被X射线探测器单元采集到的CT值；测量待测物每个旋转分度下的垂直偏移，并根据所述垂直偏移对探测器角度进行校正，得到校正探测器角度；以全部CT数据的校正探测器角度为参数，进行滤波反投影重建。

技术领域

本发明涉及CT图像重建领域，尤其涉及一种大视场分度偏移重建方法及其系统。

背景技术

19世纪末，威廉·伦琴发现了X射线。在此之后，利用X射线对物体内部结构进行检测便成为了无损检测的一种重要手段。随着计算机技术的发展，计算机的应用逐渐渗透到各个学科之中。CT(Computed Tomography)计算机断层成像技术，就是计算机科学与高能物理学交叉形成的一种全新的无损检测手段。该技术实现了被测物体的断层图像扫描与重建。并广泛应用于医学与工业等领域。

在众多CT系统中，卧式工业CT系统在铁道与航空航天等领域有着广泛应用。卧式工业CT系统一般用于检测较长的柱状待测物体。待测物体横卧于夹持旋转系统上，利用夹具上的浮动夹持模块夹紧待测物体，使夹具与待测物体形成刚体。通过驱动夹具旋转，使待测物旋转，完成CT射束对待测物的扫描。

常规工业CT系统多采用Ⅲ代CT扫描，即扇束射线扫描扇面能够囊括整个待测物体。但当待测物体直径较大时，会出现X射线探测器阵列与扇束射线扫描扇面无法囊括整个待测物体的情况。此时，工业CT系统会采用大视场CT扫描，即扇束射线扫描扇面仅包含部分待测物体。

当待测物体重量较大且外壳刚性不足时，为保证待测物体安全，不被夹具夹持损坏，浮动夹持模块具有一定弹性。该特性可以保证待测物体壳体安全，但在旋转扫描中，待测物体无法与夹具保持同一刚体。该特性会导致在CT扫描中的每个扫描旋转分度会在Y方向(扫描垂直方向)，X方向(扫描径向方向)产生偏移。旋转分度偏移量会影响CT图像质量。

卧式CT系统在特定情况下，因夹持系统问题，会出现每个旋转分度数据偏移情况。现有方案仅能处理每个旋转分度偏移量固定的问题，而无法处理每个旋转分度偏移量不同的问题；现有方案的大视场CT重建采用迭代重建，拥有较好的重建质量。但是因迭代重建方法的串行计算特性，导致迭代重建无法并行加速计算，重建速度较慢。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种大视场分度偏移重建方法，本发明可去除大视场CT扫描时，因夹持系统的问题，出现每个旋转分度下待测物在竖直方向上出现不同程度的偏移而带来的重建误差，本发明公布了一种大视场分度偏移重建方法，基于扇束X射线照射扫描物并投影在X射线探测器上，测量时待测物绕旋转中心转动，在不同旋转分度下X射线探测器获取对应的实测CT数据，同时，测量对应不同旋转分度下待测物在竖直方向上的偏移量Δd；并通过所述偏移量Δd、X射线源到待测物旋转中心垂线的距离值l计算对应旋转分度下各X射线探测器的分度偏移角度Δα，计算公式为根据所述分度偏移角度Δα对探测器角度进行校正，得到校正探测器角度，公式为其中α_j为探测器的实际探测角度，α′_j为校正探测器角度；通过数据补偿及滤波反投影法实现CT图像重建；其中，扇束X射线的覆盖范围至少包含待测物从竖直方向的外边缘到旋转中心的部分。

进一步的，所述数据补偿的方法为：对于任一旋转分度θ_i，一个待补偿CT数据Data(θ_i,ψ+γ)用旋转分度为θ_i+π+2γ，探测器角度为ψ-γ对应的实测CT数据来代替，即Data(θ_i,ψ+γ)＝Data(θ_i+π+2γ,ψ-γ)，其中，ψ是扇束中心线与旋转中心-X射线源连线的夹角，γ是旋转中心-X射线源连线与待补偿虚拟射线的夹角。