[发明专利]一种CT系统投影旋转中心定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CT系统投影旋转中心定位方法，属于辐射探测技术领域。

背景技术

目前，对于基于线阵探测器的扇形束射线扫描二维CT，射线源焦点与扫描台旋转中心的连线与探测器的交点就是扫描台旋转中心在探测器上的投影，称为投影旋转中心。CT系统通常采用的重建算法为滤波反投影算法，该算法要求预先知道投影旋转中心在探测器上的精确位置，投影旋转中心的误差会使得重建图像出现重影，造成图像失真，这就会影响特征的检测与识别。对于实际的CT扫描系统，射线源焦点、扫描台旋转中心的位置不能直接测量，如何精确定位投影旋转中心的位置成为当前CT系统工程中的一项关键技术问题。针对投影旋转中心(COR，Center of Rotation)的定位，目前主要存在以下几种方法：

1)线模扫描法：即对一金属丝进行CT扫描，求取线阵列探测器采集的投影正弦图的边界坐标，求平均即可得到旋转中心坐标值。该方法实现简单，但对投影噪声比较敏感，而且只适用于射线源焦点与扫描台旋转中心连线垂直于探测器的情形。

2)几何求解法：即对金属丝模型进行CT扫描，求取线阵列探测器采集的投影正弦图的边界坐标，然后利用解析几何法求解出投影旋转中心。该方法可适用于射线源焦点与扫描台旋转中心连线不垂直于探测器的情形。但是在求解的过程中需要知道其他的扫描几何参数，增加了测量的复杂度。

3)对称角插值方法：即对一金属丝进行CT扫描，求取投影正弦图每行的投影质心坐标，然后将投影角相差180度的投影质心坐标相减，得到差影图像，找正负分界点，利用距离分界点最近的两对质心坐标得到投影旋转中心位置坐标。该方法实现比较繁琐，受噪声干扰大。

4)迭代法：该方法利用迭代重建的方法，结合一定的约束准则，在重建误差最小的情况下得出投影旋转中心的位置参数。由于迭代算法的运行速度很低，因而目前仅局限于理论研究，不太适合于工程应用。

5)基于对称投影的确定方法：该方法利用隐含在正弦图中的对称投影信息，并根据经过旋转中心的射线束在两个对称投影视角下透过的物体路径相同这一规律来定位旋转中心。相对现有算法，该方法无须使用模体，亦无需知晓任何几何参数，实时且基本不受随机噪声影响。但是该方法在被扫描物体是圆对称物体且中心和转台旋转中心重合时，定位误差增大，会出现解不唯一的情况。

6)基于正弦图冗余信息的方法：该方法依据CT中的共轭投影的概念，利用隐含在正弦图中的冗余信息，分析得出旋转中心位置将正弦图分成左右对等的两部分，并利用两部分投影和相等的策略计算得到旋转中心的位置坐标。该方法忽略了散射的影响，误差较大。

7)基于投影地址求平均的方法：该方法依据“质点扫描一周投影地址坐标的积分为零”以及“任意两质点投影正弦线的交点坐标之和为零”的规律，通过计算穿过物体的射线投影地址的均值获得投影旋转中心的坐标。该方法求解精度较高，但是不能处理投影横向截断的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的CT系统投影旋转中心定位方法，其具有精度高，易于实现等特点且适用于投影部分截断的情况。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

射线源发射的射线束过扫描台的扫描台的旋转中心且交于线阵探测器一点，该点扫描台旋转中心点在探测器上的投影，称为投影旋转中心点；定位投影旋转中心点坐标包括下列步骤：

a.采集360度投影数据，得到投影正弦图；

b.设定合适阈值，对投影正弦图进行图像分割，将空气背景部分的像素值设为0，其余不变；

c.对于b步骤得到的分割后的正弦图，将各个投影角度的投影数据按照对应的像素叠加平均，即投影正弦图的各行叠加求平均得到一维信号y＝f(s)，其中，s为像素坐标，y为叠加平均后得到的像素值；

d.利用二次多项式y＝as²+bs+c采用最小二乘法拟合y＝f(s)；

e.计算抛物线y＝as²+bs+c的对称中心横坐标值此即为投影旋转中心坐标值。

所述采集360度投影数据并得到投影正弦图的方法能够是射线源和探测器静止不动，扫描台旋转。

所述采集360度投影数据并得到投影正弦图的方法可以是射线源和探测器旋转，扫描台静止不动。

所述采集360度投影数据并得到投影正弦图后，将投影数据取负对数运算或不进行此运算。