[发明专利]一种用于CBCT系统机械校正的方法及系统

权利要求书

1.一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制作机械校正模体(17)；

步骤2：采集校正模体(17)环形扫描的多幅投影数据；

步骤3：获取单幅投影数据的标记物位置；

步骤4：获取所有投影数据中标记物的运动轨迹参数；包括：

步骤4.1：依次获取所有投影数据中的标记物位置并显示在同一幅图像数据中，得到标记物的运动轨迹；

步骤4.2：利用矩阵除法计算获取标记物运动轨迹的质心坐标；包括：

步骤4.2.1：设定循环的判定次数i≤M满足公式如下：

依次获取M对标记物A的坐标点对：和

其中，当前采集图像序号为i对应的旋转角度β_i，在N幅图像中找到旋转角度为β_i+180°对应的图像，令序号记为j_i，则旋转角度

步骤4.2.2：利用矩阵除法计算M对标记物A的坐标点对和的质心坐标

计算公式如下：

同理，可以求出小球B运动轨迹的质心坐标

步骤4.3：对标记物运动轨迹进行椭圆方程非线性最小二乘拟合，获取标记物运动轨迹的椭圆方程各个参数；

步骤5：计算该CBCT系统的机械参数。

2.按照权利要求1所述一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于所述校正模体(17)为低密度材质且能使得X线透射，表面或内部镶嵌有标记物，标记物为若干个金属材质的球体，任意2个球体中心的距离在X射线视野中；所述球体直径为5mm～10mm。

3.按照权利要求1所述一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于所述步骤2中采集校正模体环形扫描的多幅投影数据包括：

将校正模体(17)摆放在照射野中；启动CBCT系统360°旋转，同步采集校正模体(17)在不同旋转角度下投影到平板探测器(12)上的一组二维投影数据。

4.按照权利要求1所述一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于所述步骤3中获取单幅投影数据的标记物位置包括：

步骤3.1：对单幅投影数据进行二值化处理得到标记物二值图像；

步骤3.2：采用Sobel滤波器计算标记物二值图像的梯度图像；

步骤3.3：对梯度图像进行阈值分割，得到标记物梯度边缘图像；

步骤3.4：利用圆形霍夫变换进行拟合，获取标记物圆心坐标作为标记物位置。

5.按照权利要求1所述一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于所述步骤4.3中对标记物运动轨迹进行椭圆方程非线性最小二乘拟合，获取标记物运动轨迹的椭圆方程各个参数，包括：

步骤4.3.1：将标记物小球A、B对应的各个位置点坐标进行修正得到

步骤4.3.2：将修正后的标记物小球A对应的各个位置点坐标写入非标准椭圆方程为：

步骤4.3.3：采用非线性最小二乘拟合方法求解系数P_A1,P_A2,P_A3,P_A4,P_A5；同理计算小球B对应椭圆方程的系数P_B1,P_B2,P_B3,P_B4,P_B5；

步骤4.3.4：将非标准椭圆方程改写成标准椭圆方程，得到小球A的标准椭圆方程各个参数a_A,b_A,c_A；同理计算小球B的标准椭圆方程各个参数a_B,b_B,c_B。

6.按照权利要求1所述一种用于CBCT系统机械校正的方法，其特征在于所述步骤5中计算该CBCT系统的机械参数，包括：

计算X射线放射源(11)的球管焦点到平板探测器(12)的距离；

计算平板探测器的偏移角；

计算焦点到平板探测器垂足的坐标；

计算球管焦点到系统旋转中心的距离。