[发明专利]规则样品X射线CT投影图位置平移偏差检测及校正方法

说明书

本发明涉及CT成像技术领域，特别涉及规则样品X光断层扫描投影图像中样品发生随机平移后对偏移量的检测及其校正方法。在原始CT投影图或者减背景投影图的样品区域中选取判断样品偏移量的参考点；计算每张投影图对应位置处样品发生的偏移量，并进行平移修正。本方法结合了三个不定参数进行拟合，并完成对样品发生随机平移的图像的校正，以此减少样品随机偏移造成的重构数据中组分的形状畸变，为后续的CT重构提供良好的数据基础。

技术领域

本发明涉及CT成像技术领域，特别涉及规则样品X光断层扫描投影图像中样品发生随机平移后对偏移量的检测及其校正方法。

背景技术

计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)技术可以不破坏样品结构而获取样品内部结构信息，具有无损性、高分辨率、高灵敏度等成像技术特点。被广泛应用于医学、工业、生物、材料科学等领域。近年，同步辐射X射线CT技术较普通X射线管光源具有优良的单色性，被广泛应用于前沿科学研究，成为一种重要的材料结构表征技术。

CT成像质量是影响材料结构表征精确性的重要因素，高精度的CT图像重建要求样品在旋转扫描过程中，光源、转台中心及探测器保持相对静止，否则在重建的图像中将出现组分形状畸变，严重影响重构图像的质量。但是由于机械振动、机械精度以及环境因素的干扰，在扫描过程中光源、转台或者背景总是会发生随机偏移。

目前，有很多关于CT转台的旋转中心随机偏移的校正方法，常用的方法有采用特殊设计的校正模体进行校正；针对CT投影图中样品位置发生偏移，常用的方法有利用第一张投影图和最后一张投影图的偏差量，然后将总的偏差量平均分配到每一张投影图中，再对每一张图片进行相应的平移，但是此方法适用于样品旋转360°的情况。这些方法在特定的CT扫描系统上都获得了较好的效果。但是，在CT扫描过程中，不仅旋转中心随机偏移，也有可能是样品本身发生偏移。本发明提出一种在投影图中基于样品参考点坐标的多参数最优化校正技术，不管是样品偏移还是样品台偏移引起投影图中样品位置发生偏移，此方法都可以对其进行修正，只需由采集的投影图片来进行修正，适用于样品台旋转任何角度的情况，且实现起来简单方便，实用性较强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在规则样品X光断层扫描投影图像中样品发生随机平移后对偏移量进行检测及其校正，以获得较好的重建图像。

本发明所采用的技术方案是：规则样品X射线CT投影图位置平移偏差检测及校正方法，按照如下的步骤进行

步骤一、以采集的CT投影图上左上角的第一个像素点为坐标原点建立直角平面坐标系，向右表示投影图横坐标i的正方向，i＝0,1,2,…i_max，i_max是投影图的最大横坐标值；向下表示图像纵坐标j的正方向，j＝0,1,2,…j_max，j_max是投影图的最大纵坐标值， (i_max+1)×(j_max+1)为投影图的像素尺寸，在CT投影图的样品区域中选取一个有标志性的点作为判断样品偏移量的参考点，确定其实验横坐标值直角平面坐标系，以一个像素点为最小单位，本专利所述的规则样品是指样品的几何图形为规则状的长方体、圆柱体、棱锥体、球体等符合几何规则的图形，不规则的图形不适合本专利，注意，本专利中针对的是任意一张采集的CT投影图，其它张的投影图的处理方法都与本专利类似；

步骤二、在步骤一所建立的直角平面坐标系中，建立CT投影图中参考点的理论横坐标值的函数这一函数中包括样品台旋转中心在投影图中的投影横坐标i_s、参考点离样品台旋转中心的距离r、规则样品转动初始相位θ三个参数；其中各自的取值范围为0＜i_s＜i_max、0≤r＜i_max/2、0≤θ≤2π；k表示第k张CT投影图，φ为样品台转动过程中的角度步长；

步骤三、建立确定参考点横坐标理论值函数所包含变量最优解的目标函数，