[发明专利]一种小球中心锥束投影位置的精确定位方法

说明书

技术领域

该发明涉及一种CT图像的重建方法，特别是涉及一种小球中心锥束投影位置的精确定位方法。

背景技术

在医疗和工业无损检测中，锥束CT成像扮演着重要角色。CT图像重建必须在已知其系统几何参数的前提下进行，且几何参数的精度对重建图像的质量起着关键性作用。

目前几何定标方法主要分两类：自定标方法和基于定标体模的几何定标方法。由于自定标方法存在无法计算所有的几何参数的缺陷，基于定标体模的几何定标方法应用最为广泛。理想的定标体模应由若干点状物体组成。但实际应用中，定标体模多采用密度均匀的小球组成。其原因主要有：(1)点状物体不易加工；(2)探测器离散化使得点状物体的投影位置定位精度较低(等于探测器的像素尺寸)；(3)小球具有各向同性的特点。由于实际使用的定标体模与理想定标体模不一致，导致定标体模的投影发生变化，进而影响了几何定标的精度。几何定标对输入误差十分敏感，尤其是在短扫描情况下。因此，研究减小由实际体模非理想化引入的误差，这对CT成像具有重要意义。

在使用理想定标体模和理想探测器(探测器的像素尺寸无限小)情况下，点状物体经锥束X射线照射，在探测器上形成一个投影值小于其他像素的点。使用该点的位置信息作为几何定标的输入是精确的。然而实际采用小球作为定标体模，需要在小球上选取一标记点，并获取该标记点在探测器上的投影位置，作为几何定标方法的输入，从而实现与理想定标体模等效。通常使用小球中心作为标记点，然而小球中心在探测器上的投影位置(为描述简单，我们称其为中心投影)较难精确获得。现有几何定标方法采用小球投影的中心或质心近似代替中心投影，存在较大误差。

发明内容

本发明克服了现有技术中，现有几何定标方法采用小球投影的中心或质心近似代替中心投影，存在较大误差的问题，提供一种精确度较高的小球中心锥束投影位置的精确定位方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的小球中心锥束投影位置的精确定位方法：含有以下步骤：(1)投影数据采集；(2)阈值分割；(3)椭圆拟合；(4)椭圆参数提取；(5)计算小球中心锥束投影位置m。

所述投影数据采集，是在保证小球可以被X射线穿透的前提下，首先根据小球的材质和大小以及CT成像系统参数，设置合适的扫描电压电流，确保获取清晰的边缘。

所述阈值分割是直接针对步骤(1)中采集的原始投影数据，采用一种简单的阈值分割方法获取投影的边缘点，首先计算投影图像的灰度直方图，对灰度直方图中的各点做如下处理：2.1、分别寻找该点左侧和右侧的最大值V1和V2；2.2、判断得到V1和V2的最小值，记为V3；2.3、取该点的当前值和V3中的最小值对该点进行赋值；得到新的灰度直方图减去原灰度直方图后，找出最大值点，取其横坐标作为分割阈值；即阈值恰小于椭圆支撑外中的最小光子数。

所述椭圆拟合是使用最小二乘法对步骤(2)中获得的边缘点进行椭圆拟合，得到投影边缘的椭圆公式。

所述椭圆参数提取是通过等式代换从步骤(3)中得到的椭圆公式中提取出椭圆的中心位置c，椭圆长短轴的长度(L_major,L_minor)。

所述计算小球中心锥束投影位置m是将步骤(4)提取的椭圆参数带入中计算得到小球中心锥束投影位置。

与现有技术相比，本发明小球中心锥束投影位置的精确定位方法具有以下优点：本发明利用定标体模(小球)的投影特点，深度挖掘投影边缘的椭圆参数与系统几何参数之间的内在联系，经推导得到一种仅使投影边缘的椭圆参数描述中心投影的解析表达式。相比现有方法使用投影的中心或质心近似代替中心投影，本发明可精确求解出中心投影位置。几何定标方法对其输入(中心投影位置)的误差十分敏感，而短扫描因缺少大量投影角度表现尤为突出。本发明提高了中心投影的定位精度，可有效提高短扫描CT系统的几何定标精度。

附图说明

图1是本发明小球中心锥束投影位置的精确定位方法中小球的锥束投影模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明小球中心锥束投影位置的精确定位方法作进一步说明。

本发明是通过以下技术方案实现的，含有以下步骤：(1)投影数据采集；(2)阈值分割；(3)椭圆拟合；(4)椭圆参数提取；(5)计算小球中心锥束投影位置m。