[发明专利]基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法及系统

说明书

本发明属于CT校正技术领域，特别涉及一种基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法及系统，获取纳米CT扫描的正常投影数据，并基于纳米CT扫描的参数通过局部角度旋转获取参考投影数据；将局部旋转角度作为参考角度，获取正常投影数据与参考投影数据的Surf描述子，利用Surf描述子提取正常投影数据和参考投影数据的特征点对；通过正常投影数据和参考投影数据两者之间的结构相似性筛选特征点对，依据筛选出的特征点对来计算参考角度投影漂移量；依据投影漂移量对正常投影数据进行亚像素级平移，以实现漂移伪影校正。本发明能够利用Surf描述子和投影的结构相似性(SSIM)准确完成漂移伪影校正，改善图像重建质量，具有较好市场应用价值。

技术领域

本发明属于CT校正技术领域，特别涉及一种基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法及系统。

背景技术

计算机断层扫描(CT)是目前无损构建物体三维结构最有效的手段之一。纳米CT凭借其纳米级分辨率，在地质勘探、文物考古、工业检测等领域得到广泛应用。由于纳米CT的超高分辨率，其对机械结构和外部环境的要求更高。在纳米CT的扫描过程中，外部环境的微小变化(如振动、温度等)会影响物体支架和纳米CT机械结构的相对位置，造成投影之间的失准，最终重建结果包含严重的漂移伪影。漂移伪影严重降低图像质量，损失纳米CT的实际空间分辨率。因此纳米CT的漂移伪影是亟需解决的问题。漂移伪影的校正方法主要分为参考扫描法、自校正法两类。参考扫描法通过额外的扫描信息(如参考标记、辅助体模等)加入额外的投影信息校正失准投影。自校正法利用被扫描物体的投影构建目标函数对齐投影。由于纳米CT需要高放大比，目前基于辅助体模的参考扫描法在纳米CT中很难实现，而自校正法在漂移过大时精度不足。

发明内容

为此，本发明提供一种基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法及系统，能够利用Surf描述子和投影的结构相似性(SSIM)准确完成漂移伪影校正，改善图像重建效果。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法，包含如下内容：

获取纳米CT扫描的正常投影数据，并基于纳米CT扫描的参数通过局部角度旋转获取参考投影数据；

将局部旋转角度作为参考角度，获取正常投影数据与参考投影数据的Surf描述子，利用Surf描述子提取正常投影数据和参考投影数据的特征点对；

通过正常投影数据和参考投影数据两者之间的结构相似性筛选特征点对，依据筛选出的特征点对来计算参考角度投影漂移量；

依据投影漂移量对正常投影数据进行亚像素级平移，以实现漂移伪影校正。

作为本发明基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法，进一步地，基于纳米CT扫描的参数获取正常投影数据后，保持机械参数和曝光时间不变，设置局部旋转角度，对物体进行二次扫描来获取参考投影数据。

作为本发明基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法，进一步地，局部旋转角度在正常投影数据采集旋转步长的基础上进行设置。

作为本发明基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法，进一步地，假设I_query，θ(x,y)表示局部旋转角度为θ的正常投影数据，I_train,θ(x,y)表示参考投影数据，(x，y)表示图像像素点，利用Surf算法获取正常投影数据与参考投影数据用于匹配特征点的Surf描述子。

作为本发明基于Surf特征点匹配的纳米CT漂移伪影校正方法，进一步地，依据参考投影数据旋转角度，逐对计算各特征点指导漂移量，该指导漂移量包含指导水平漂移量和指导垂直漂移量；根据各特征点对的指导漂移量移动正常投影数据，计算移动后的正常投影数据和参考投影数据之间用于利用图像灰度值衡量图像相似程度的结构相似性；依据结构相似性大小排序，选取满足条件的特征点对作为筛选结果。