[发明专利]X射线CL三维重建的物体最优倾斜角计算方法及应用

权利要求书

1.一种X射线CL三维重建的物体最优倾斜角计算方法，其特征在于，是应用于扁平状物体的工业CL扫描三维重建过程中，并按如下步骤进行：

步骤1：以探测器的中心为原点O，以探测器平面的竖向为X轴、横向为Y轴，以垂直于投影平面XOY的方向为Z轴，建立投影坐标系o；令扁平状物体的中心O′和X射线源点S均位于投影坐标系o的Z轴上O′，扁平状物体倾斜放置，其倾斜角为扁平状物体上的平面法线与投影坐标系o的Z轴上的夹角；以O′为原点，以扁平状物体的上平面纵向为X′轴、横向为Y′轴，以垂直于平面X′O′Y′的方向为旋转轴Z′，建立物体坐标系o′；令X射线源点S与探测器之间的距离为D，探测器到扁平状物体的距离为z′_O′，从而建立X射线CL扫描方式的三维重建模型；

步骤2：确定X射线CL扫描方式的几何参数关系：

步骤2.1：根据坐标系转换规则，确定物体坐标系o′与投影坐标系o之间的三个坐标转换矩阵R₁,R₂,R₃；从而利用式(1)得到物体坐标系下o′的原点坐标(x′,y′,z′)对应到投影坐标系o下的坐标(x,y,z)：

式(1)中，θ为CL扫描方式中物体旋转的角度，(x′_O′,y′_O′,z′_O′)为物体的中心O′在投影坐标系o下的坐标；

步骤2.2：已知投影坐标系o下射线源的坐标(x_oS,y_oS,z_oS)，并根据X射线过第i个待重建点(x_i,y_i,z_i)建立X射线的直线方程；

步骤2.3：X射线与投影平面XOY的交点即为待重建点对应的投影地址，在投影坐标系o下，令XOY平面的Z轴坐标为零，并代入X射线的直线方程，从而利用式(2)得到CL扫描方式下X射线从射线源出发，并经过物体达到探测器的投影地址(x_proj,y_proj)：

步骤2.4：将物体坐标系o′平移到投影坐标系o，从而利用z′_O′＝0，z_oS＝D得到简化后的投影地址公式如式(3)所示：

步骤3：计算在倾斜角的影响下投影地址的相对误差：

步骤3.1：利用式(3)对求导，得到求导后的公式；

步骤3.2：利用式(4)得到当倾斜角有误差时，x轴与y轴方向上的投影地址(x_proj,y_proj)的相对误差公式：/

步骤4：计算当X′O′Y′平面的Z′轴坐标为零时，物体重建的最优倾斜角

步骤4.1：根据式(4)对比物体的中心及其边缘区域x轴和y轴方向上的投影地址(x_proj,y_proj)受倾斜角的误差影响，选择影响较大的物体中心或其边缘区域，用于确定优化目标函数中的部分参数值；

步骤4.2：分别求解360度投影下，x轴与y轴方向上物体的每个旋转角度θ_i的投影地址误差值，从而利用式(5)得到360度投影下，x轴与y轴方向上的投影地址(x_proj,y_proj)误差的绝对值平均值，进而利用式(6)建立优化目标函数f：

步骤4.3：将选择的受倾斜角影响较大的物体中心或其边缘区域、设定的物体坐标(x′,y′,z′)、z′_O′＝0、距离D一起代入式(5)中，从而求得使目标函数f最小的倾斜角，即为物体重建的最优倾斜角

步骤5：建立依赖物体厚度的最优倾斜角的计算模型：

步骤5.1：以z′作为物体的厚度，并设定物体厚度的取值范围，并按照步骤4的过程，求得在所述物体厚度的取值范围内的不同厚度下z′对应的最优倾斜角

步骤5.2：对z′对应的最优倾斜角进行函数拟合，从而得到z′与/之间的计算模型，用于得到不同厚度的扁平状的物体的最优倾斜角度。

2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述的物体最优倾斜角计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述的物体最优倾斜角计算方法的步骤。