[发明专利]适用于一般轨迹锥束CT系统几何校正的模体与标定方法

说明书

本发明公开的适用于一般轨迹锥束CT系统几何校正的模体与标定方法，标定方法包括：基于小球的投影数据构建该小球在不同角度下的反投影线滨湖引入辅助参量虚拟交点；根据虚拟交点构建反投影线相交度的目标函数；对目标函数进行扩展，获取N个小球的总和目标函数；通过最优化算法对总和目标函数求最优解，获得N个小球质心的初始三维坐标；基于奇异值分解的刚性运动配准算法对N个小球的初始三维坐标值进行配准及平均，得到精准三维坐标值，作为任意轨迹几何校准方法的基准值。本发明旨在不需要依赖机械加工精度的情况下准确获取模体高精度空间参数，进而为一般轨迹锥束CT系统，特别是高分辨锥束CT系统的几何校正提供标定模体。

技术领域

本发明涉及计算机断层成像的图像处理技术领域，具体涉及适用于一般轨迹锥束CT系统几何校正的模体与标定方法。

背景技术

锥束CT(ComputerizedTomography)系统，通过射线在不同角度下对物体进行扫描，将物体断层的密度及厚度变化通过计算机断层图像的方式表示出来，断层图像的重建可以获得被测物体内部图像信息，具有其它无损检测方法无法替代的特点，在工业无损检测领域具有广阔的应用前景。

锥束CT系统的重建算法对成像的几何结构有着严格的要求，被称之为理想的几何结构，但是在实际情况中，由于安装误差和加工误差会使得实际的几何结构偏离理想的几何结构。在这种情况下，若继续使用理想的几何结构进行图像重建就会导致重建图像中产生几何伪影，影响图像质量。一般锥束CT系统的几何轨迹是圆形轨迹，针对这样的系统已经有很多的方法可以实现几何参数的校正，但是随着锥束CT系统分辨率的提高，标准的圆形轨迹很难得到保证，另外还有许多其他特殊的扫描需求要求扫描的轨迹不是一个圆形轨迹，这就需要针对一般轨迹锥束CT系统进行高精度几何校正。要实现一般轨迹锥束CT系统的高精度几何校正就需要制定高精度的几何模体，现有的方法都需要高精度的制造设备加工模体，实际使用很不方便，本专利介绍了一种成本低的模体制作和高精度标定方法。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供适应于一般轨迹的CT系统几何校正的模体与标定方法，采用无需精密加工的多球校正模体，并在装备有较高圆形度和同心度转台的CT系统中通过基于反投影线汇聚程度的几何校正算法和基于奇异值分解的刚性运动配准算法求解各个小球质心的三维坐标，使得手工加工的模体也能满足一般轨迹的CT系统几何校正中对模体的精度需求。

技术方案：本发明所述的适应于一般轨迹的CT系统几何校正的模体，模体的制备包括如下步骤：

S1：采用低X射线吸收系数的物质制作成校正模体，采用高X射线吸收系数的物质制作N个圆形小球；

S2：在校正模体中设置小球安装孔，将小球镶嵌在安装孔处并做密封处理，固定后小球呈规则排列；

S3：使用装备有具有高圆形度和高同心度的转台的锥束CT系统对所述校正模体进行扫描，通过探测器获取小球的投影数据。

进一步地，所述校正模体采用有机玻璃或低密度刚性物质为主体材质，校正模体的形状包括但不限于圆柱体；所述校正模体内的小球排列模式包括但不限于螺旋型、直线型；所述小球采用金属材质，小球的大小根据锥束CT系统分辨率呈反比，所述小球的数量N≥5。分辨率高的系统选择较小的小球，分辨率低的系统选用较大的小球。

应用于所述适用于一般轨迹锥束CT系统几何校正的模体的标定方法，所述标定方法包括如下步骤：

S4：基于任一小球的投影数据构建该小球在不同角度下的反投影线，基于反投影线引入辅助参量虚拟交点；

S5：根据虚拟交点构建反投影线相交度的目标函数；

S6：对目标函数进行扩展，获取N个小球的总和目标函数；

S7：通过最优化算法对总和目标函数求最优解，当总和目标函数取得最小值时，获得N个小球质心的初始三维坐标；