[发明专利]一种X射线柱面三维锥束计算机层析成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种X射线柱面三维锥束计算机层析成像方法及装置，该方法包括：获取探测器采集到的二维投影图像序列；对所述二维投影图像序列进行对数解调获得二维线积分图像序列；利用柱面三维滤波反投影重建算法对二维线积分图像序列进行图像重建获得物体柱面三维CT切片图像。本发明实施例相比于现有基于正交平面切片的CT扫描技术，无需通过图像旋转和三维空间插值等操作，即可高清三维可视化物体沿柱面的结构特征，不仅减小了重建体积，节约了图像处理时间，而且提高了重建图像质量，增强了图像的可读性。

技术领域

本发明涉及X射线计算机层析成像技术领域，尤其涉及一种X射线柱面三维锥束计算机层析成像方法及装置。

背景技术

在X射线计算机层析成像(Computed Tomography，简称CT)系统中，X射线源发出X射线，从不同角度穿过被检测物体的某一区域，放置于射线源对面的探测器在相应角度接收。然后，根据各角度射线不同程度的衰减，利用一定的重建算法和计算机进行运算，重建出物体被扫描区域的射线线衰减系数分布映射图像，从而实现由投影重建图像，无损地再现物体在该区域内的介质密度、成分和结构形态等特征。

CT技术广泛应用于工业无损检测、材料科学性能评价以及公共安全检查等领域，在提高产品质量、促进新材料研发、保障公共安全等方面发挥了重要作用。受成像原理制约，CT重建切片图像都是正交平面切片图像，在异型构件检测方面存在较大局限性。特别是，对于诸如航空发动机壳体、储油罐、飞机机身舱段等典型的中空圆柱体结构，将难以高分辨可视直观地呈现柱面特征及缺陷，而且还会花费巨大时间，用于重建无谓的中空体积。

近年，Liu T.等，Differential reconstruction for planar object incomputed tomography，Journal of X-ray Science and Technology,vol.17,No.2,pp:101-114,2009，实现了一种针对面状物体的CT成像技术(Computed Laminography，简称CL)，能减小重建体积，提高三维可视化精度。但该技术重建的仍是正交平面切片图像，仍然难以解决中空圆柱体柱面结构的CT成像问题。

目前，尚未发现有能解决上述问题的X射线计算机层析成像技术。

发明内容

本发明提一种X射线柱面三维锥束计算机层析成像方法及装置，以减小物体CT重建体积，提高成像效率和重建精度，增强图像可读性。

本发明的一个方面是提供一种X射线柱面三维锥束计算机层析成像方法，包括如下步骤：

步骤1、获取探测器采集到的二维投影图像序列，所述二维投影图像序列是物体沿着轴向转动过程中，所述探测器周期性采集透射过所述物体的射线投影后获得的多个二维投影图像，且一个采样周期对应一个所述物体的二维投影图像；

步骤2、对所述二维投影图像序列进行对数解调获得二维线积分图像序列；利用新型柱面三维滤波反投影重建算法对二维线积分图像序列进行图像重建，获得所述物体柱面三维CT切片图像。

进一步地，步骤1还包括：物体放置于倾斜转台上，在扫描过程中物体随着转台转动而转动；

所述物体沿着旋转轴的旋转中心匀速转动360度，且在转动过程中成像区被锥束覆盖。

进一步地，所述对所述二维投影图像序列进行对数解调获得二维线积分图像序列，包括：

依据公式(1)对所述二维投影图像序列I(i,m,n)进行对数解调获得二维线积分图像序列p(i,m,n)：