[发明专利]锥束XCT系统用移动组件以及用其进行图像重建坐标系原点标定的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锥束XCT(X-ray Computed Tomography)系统，更特别地说，是指一种锥束XCT系统的图像重建坐标系原点标定方法。

背景技术

近些年来，随着计算机技术的飞速发展和面阵探测器的出现，锥束XCT(Cone-beam X-ray Computed Tomography)日益成为NDT(Non-destructiveTesting)领域内的研究热点。在众多的CT重建算法中，考虑到运算量和工程实现难度，FDK(Feldkamp-Davis-Kress)类型的算法最为实用，也一直是实际工程应用中的主流。

根据FDK算法要求，需要精确知道图像重建坐标系原点的位置，即射线源的焦点在面阵探测器的成像平面上的投影点坐标。一般射线源与面阵探测器的成像平面之间的距离为1.5m～2m。但在实际的成像系统中，由于射线源的焦点和面阵探测器的成像平面的准确位置无法直接测量得到，从而使得焦点在成像平面上的投影点的位置难以精确测量。因此，投影点的误差会影响重建图像的精度，造成伪影的产生，影响图像的分辨力和细节的有效检出。

在“利用非线性最小二乘估计锥束扫描三维CT重建几何参数，北京航空航天大学学报，2005，31(10)：1135-1139”中提出了一种非线性最小二乘估计的测量方法。其思想就是计算空间一质点在不同转角下的投影坐标，质点理论投影坐标与实际求得的投影坐标之间应满足误差最小，通过求解满足此条件的非线性最小二乘解，即得到投影坐标原点参数值。非线性最小二乘估计结果受参数向量的初始值影响较大，容易产生病态的解。

作者张全红在“X射线工业CT成像优化研究[D].北京：北京航空航天大学机械工程及自动化学院，2006”中提出了利用夹芯面包板测量图像重建坐标系原点的方法，夹芯面包板由长准直比的准直栅构成，当对面包板进行成像时，惟有焦点发出的主射线通过准直栅成像，通过对准直栅DR(Digital Radiography)图像的灰度分布统计和拟合，计算出射线源焦点投影的位置。该方法测量精度较低，操作起来难度较大。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于锥束XCT系统的图像重建坐标系原点标定方法、以及在标定过程中获取X轴向或Y轴向上位置的移动组件，该方法利用单球状目标体在锥束场不同位置下多次成像获得的DR投影图像序列，并将在同一X轴向位置下的、两个Y轴方向具有位移差的移动位置下的DR投影图像归为一组，然后采用图像处理方法提取出每组两个DR投影图像的中心坐标，连接两中心点构成一直线方程，以此得到的多个直线方程重构出超定方程组，然后求解超定方程组得到图像重建坐标系原点坐标。

本发明的一种适用于锥束XCT系统中提供位置点的移动组件，由Y轴向导轨(6)、X轴向导轨(7)、滑块(71)和支撑架(8)组成；支撑架(8)由升缩杆(81)和套筒(83)组成，升缩杆(81)的一端能够在套筒(83)内上下滑动，升缩杆(81)的另一端上用于放置球状目标体(3)，支撑架(8)的底部设有导柱(82)，导柱(82)能够在X轴向导轨(7)的滑道(72)中滑动；X轴向导轨(7)的上方设有滑道(72)，滑块(71)安装在X轴向导轨(7)的下方；X轴向导轨(7)与Y轴向导轨(6)通过滑块(71)滑动连接；移动组件摆放在射线源(1)与面阵探测器(4)之间的任意位置，且移动组件中的Y轴向导轨(6)垂直于面阵探测器(4)的成像平面(5)。

本发明的一种适用于锥束XCT系统的图像重建坐标系原点标定方法，进行图像重建坐标系原点标定时执行包括下列步骤：

第一步：将移动组件摆放在射线源(1)与面阵探测器(4)之间的任意位置，且移动组件中的Y轴向导轨(6)垂直于面阵探测器(4)的成像平面(5)；

然后将一个球状目标体(3)安装在升缩杆(81)的顶部；

第二步：开启射线源设备出射锥束射线(2)，调整升缩杆(81)的高度，使锥束射线(2)能够照射球状目标体(3)在面阵探测器(4)的成像平面(5)上并有DR投影图像(31)；

第三步：(A)调整导柱(82)在X轴向导轨(7)上的第一位置P_X1，在该第一位置P_X1下面阵探测器(4)采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的第一位置投影B₁₁，第一位置投影B₁₁的中心坐标记为Q₁₁(x₁₁，z₁₁)；