[发明专利]一种用于CBCT系统机械校正的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于CBCT系统机械校正的方法及系统，所述方法包括：制作用于机械校正的模体；采集校正模体环形扫描的投影数据；获取单幅投影数据的标记物位置；获取所有投影数据中标记物的运动轨迹参数；计算该CBCT系统的机械参数。其中系统机械参数包括焦点在平板探测器上的垂直位置的横坐标和纵坐标、焦点到旋转中心的距离、焦点到平板探测器的距离、平板探测器的偏移角和扭转角。该发明使用简单的校正模体，通过系统算法获取到CBCT系统机械参数，实现机械校正，方法简单高效，可以消除因机械参数不精确导致的重建图像伪影。

技术领域

本发明涉及医疗成像技术，特别涉及一种用于CBCT系统机械校正的方法及系统。

背景技术

锥形束计算机断层成像技术(Cone-Beam Computed Tomography,CBCT)一般包括一组球管和高压、一个平板探测器和一个圆形旋转机架。其中，球管和平板探测器附加在旋转机架上。CBCT成像原理是控制机架围绕物体进行旋转，采集物体在多个角度下的投影数据，然后利用锥束投影重建算法进行三维重建，获取物体的三维图像。

由于CBCT具有剂量小、层厚低、分辨率高的显著特点，目前被广泛应用于医学诊断及治疗的领域当中。断层图像的图像质量对于提高病灶的检出率起着极其关键的作用，而CBCT设备获取高质量的重建图像依赖于精确描述CBCT系统机械模型的参数。若机械参数不精确，经过三维重建后的三维图像会有明显的几何伪影，严重影响图像质量和诊断。获取精确的机械参数，是进行锥束投影重建算法的很重要的基本步骤。

目前现有的获取精确的机械参数，有通过采用一个简单的模体进行先采集后重建，根据重建目标伪影情况，重新调整模体位置，不断迭代循环，直到重建图像中没有出现几何伪影为止，记录此时的位置和对应的参数。还有通过制作一个非常精确的模体，通过多个金属球体作为标记物，标记物的排列和定位要求较高，从而使模体制作成本较高，校正流程较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于CBCT系统机械校正的方法及系统，在不需要调节机械部分，采用简单的自制模体，获取到该CBCT系统机械参数，从而将该机械参数应用到重建算法中，获取无机械伪影的三维图像。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于CBCT系统机械校正的方法，包括以下步骤：

步骤1：制作机械校正模体；

步骤2：采集校正模体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；

步骤5：计算该CBCT系统的机械参数。

所述校正模体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。

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

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。

所述步骤4中获取所有投影数据中标记物的运动轨迹参数，包括：