[发明专利]一种CT系统参数标定及成像算法

说明书

本发明涉及CT技术应用领域，提供一种CT系统参数标定及成像算法，来解决CT系统在实际应用中的困境：在已知模板为均匀介质、模板几何信息和吸收率的情况下，确定CT系统旋转中心在正方形托盘中的位置、探测器单元之间的距离以及X射线的180个方向；利用得到的标定参数，确定未知介质在正方形托盘中的位置、几何形状和吸收率等信息；通过已知的标定参数，确定未知介质的相关信息；讨论参数标定的精度和稳定性。本发明给予一定合理的假设：被测样品无限薄，平行板在旋转时无偏移量。本发明具有精度高的特点，得到的结果误差小，接近实际值。

技术领域

本发明涉及CT技术应用领域，具体说是一种CT系统参数标定及成像算法。

背景技术

CT是Computerized Tomography的缩写，即计算机断层成像。CT技术是指一种在不破坏物体内部结构的前提下，通过从物体周围所获得某种物理量(如波速、X线光强、电子束强等)的投影数据，结合某种数学算法，经过计算机的处理，重建物体特定层面上的二维图像，并根据一系列二维图像构成三维图像的技术。

Radon变换是CT技术的主要理论基础。Radon变换由数学家Radon在1917年提出，Radon变换简单来说就是求投影的理论方法。二维情况下，在一个平面内沿与原点距离为d，方向角为θ的直线对原函数f(x,y)做线积分，得到的像函数F(d,θ)就是函数f的Radon变换。

随着CT技术的发展与进步，其在物质探测方面所具有的巨大优势日益凸显，使其在医学、工程学、工业、农业、安全检测等领域得到了广泛的应用。但是，CT系统安装时往往存在误差，这影响了成像的质量。因此需要对安装好的CT系统进行参数标定，即借助于已知结构的样品(称为模板)标定CT系统的参数，并据此对未知结构的样品进行成像。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种CT系统参数标定及成像算法，用以来对安装好的CT系统进行参数标定。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种CT系统参数标定及成像算法，包括解决以下问题：

S1、在正方形托盘上放置两个均匀固体介质组成的椭圆形的标定模板，并在标定模板的两个均匀固体介质上放置两个不同的未知介质的物体，其中标定模板为均匀介质且标定模板的几何信息和吸收率为已知，根据该标定模板及其接收CT系统的数据信息，然后确定CT系统的标定参数：CT系统旋转中心在正方形托盘中的位置、探测器单元之间的距离以及X射线的180个方向；

S2、利用二维Radon变换和Radon反变换对两个未知介质的物体的CT图像重建，确定两个未知介质的物体的几何形状，根据两个未知介质在正方形托盘上的不同位置处的接收CT系统的数据信息来确定两个未知介质的物体的吸收率，进而标定参数及数据确定两个未知介质的物体在正方形托盘中的位置；

具体地，所述S1的具体解决如下：

首先以正方形托盘左下角为原点建立笛卡尔坐标系，对数据进行分析和统计，得出X射线与y轴夹角为0度时的系统状态和X射线与y轴夹角为-90度时的系统状态，通过统计方向为-90度时探测器接收信息的探测单元个数及椭圆介质的几何信息，可求出探测单元之间的距离；

其次，分别统计方向为0度时和方向为-90度时探测器接收信息情况解出旋转中心的位置，分析CT系统的几何结构及该系统绕旋转中心逆时针旋转180次，得出CT系统使用的X射线的180个方向。

具体地，所述S2的具体解决如下：

设f(x)是二维空间的一个函数，Radon变换，Rf为一个在二维空间中沿着直线的线积分，R为Radon变换的算子，公式如下：

Rf(L)＝∫_Lf(x)|dx|