[发明专利]TR层析扫描投影重排方法及装置

说明书

本发明提供一种TR层析扫描投影重排方法及装置，方法包括：根据物体的TR扫描正弦图确定物体的平行束正弦图的投影区域范围，在投影区域范围内确定平行束正弦图中各未知采样点的坐标；TR扫描正弦图通过使用扇束扫描仪对物体进行扫描获取；对于任一未知采样点，对该未知采样点的坐标进行坐标转换，获取该未知采样点的坐标映射到TR扫描正弦图中的目标坐标位置；对TR扫描正弦图进行插值，获取目标坐标位置的灰度值，将目标坐标位置的灰度值作为该未知采样点的灰度值。本发明根据TR扫描正弦图转换得到的平行束正弦图像更精确，基于平行束正弦图进行CT重建得到的断层图像边缘光滑，没有伪影现象，且在扇束角较大时能实现精确的图像重建。

技术领域

本发明属于CT技术领域，尤其涉及一种TR层析扫描投影重排方法及装置。

背景技术

近年来，CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)检测技术迅速发展，该技术适用于对复杂结构件的检测，并可与CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)等制造技术结合而形成逆向工程。这些优势都是其他无损检测技术所不具备的。X射线CT成像检测技术得到的检测图像是与工件材料、结构、组成成分及密度等特性相对应的二维断层图像，不存在信息叠加的问题。其检测图像是数字化的结果，从中可直接得到CT值、像素尺寸等物理信息。

然而，被检测对象常常在材料、形状、尺寸等方面有较大的不确定性，当检测对象尺寸大于探测器尺寸时，往往会发生由于视野(FOV，Field of View)无法完全覆盖被测物而出现横向数据截断问题，不满足滤波反投影重建算法的数据要求。此时，必须对扫描方案进行重新设计。第二代CT扫描具有结构简单、成本低等优点，是工业无损检测领域中一种重要的检测方法。其TR(Transverse Rotation，横向旋转)扫描方式可以在物体尺寸超过X射线扇束空间范围时，仍然可以通过物体的平移运动获取完整的CT投影数据，在超过射束范围的大尺寸构件检测方面具备独特优势，其扫描示意图如图1所示。图1中物体的运动方式为平移和旋转交替进行，首先将物体从X射线扇束区域的一侧平移运动到另一侧，其中，一侧的物体用实线圆形表示，物体中的加号表示物体的旋转中心，平移到另一侧的物体用虚线圆形表示。然后物体旋转一个步进角S后再平移回初始位置，S为射束扇角大小，反复执行180°/S次，便可获得应用平行束滤波反投影重建所需的完备数据。

第二代CT扫描没有直接的滤波反投影重建算法，但由于TR扫描方式与平行束扫描具有相同的特点，所以工业上常用的二代CT重建算法是将其投影数据重排成标准平行束数据，然后使用平行束的滤波反投影重建算法进行重建。图2为扇束角与平移步距间的关系。为了更加清晰地说明，假定物体固定射线移动。SA为扇形束中心射线，平移后为S₁A₁。SB为扇形束某条射线，平移后为S₁B₁。平移步距为d，扇束角S＝2α。可见SA与S₁A₁的距离为d，而SB与S₁B₁的距离d₁＝d·cosα。现有的重排方法是在假设d≈d₁的情况下，将TR扫描数据直接重排成平行束投影数据，然后应用平行束的滤波反投影重建算法进行重建。这种重建方法被称为“重排重建”。

但是由于扇束中不同角度的射线与物体平移方向的夹角不同，导致物体平移同样的步进距离，其旋转中心与不同角度射线的距离变化是不同的，这将会造成TR扫描的数据对每一条射线而言的采样距离是不同。目前应用的重排重建算法仅适用于扇角较小的第二代CT扫描重建。当α较大时，再以d≈d₁的条件进行重排，便会造成重建结果出现严重误差。

发明内容

为克服上述现有的重排方法导致重建结果不精确的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种TR层析扫描投影重排方法及装置。