[发明专利]锥束CT系统快速定位方法及其专用测具

摘要

本发明公开了一种锥束CT系统快速定位方法，将圆杆测具放置在锥束CT系统的旋转工作台中心处，或者保持圆杆测具不动，将旋转工作台往射线源方向平移h，或者将圆杆测具沿与平板探测器成像平面平行的方向平移D/5～D/3，或者保持圆杆测具不动，将旋转工作台旋转180度，得到多幅投影图像，计算锥束CT系统定位参数，包括射线源焦点到旋转中心的距离Dso，射线源焦点到平板探测器的距离Dsd，中心射束在平板探测器上的照射位置(x，y)以及平板探测器旋转角γ。还公开了上述锥束CT系统快速定位方法专用测具，其特点是包括圆杆和底座，圆杆和底座连为一体在圆杆上开有退刀槽。由于采用专用测具进行扫描，操作简单；可同时测出锥束CT系统的5个主要定位参数Dso、Dsd、x、y和γ。

主权项

1、一种锥束CT系统快速定位方法，其特征在于包括下述步骤：(a)将圆杆测具放置在锥束CT系统的旋转工作台中心处，采集多幅投影图像，然后将这些图像按对应象素进行灰度叠加并平均，得到1幅投影图像G1，并按重建所需投影图像尺寸进行裁剪；(b)保持圆杆测具不动，将旋转工作台往射线源方向或平板探测器方向平移h＝40～80mm，采集多幅投影图像，然后将这些图像按对应象素进行灰度叠加并平均，得到1幅投影图像G2，并按重建所需投影图像尺寸进行裁剪；(c)将圆杆测具沿与平板探测器成像平面平行的方向平移D/5～D/3，记此位置为0度，采集多幅投影图像，然后将这些图像按对应象素进行灰度叠加并平均，得到1幅投影图像G3，并按重建所需投影图像尺寸进行裁剪；(d)保持圆杆测具不动，将旋转工作台旋转180度，采集多幅投影图像，然后将这些图像按对应象素进行灰度叠加并平均，得到1幅投影图像G4，并按重建所需投影图像尺寸进行裁剪；(e)利用上述采集的投影图像，计算Dso、Dsd和y，①将求对数后的投影图像G1按行进行投影象素灰度叠加，得到1列投影；②以该列投影的中点为起始点，逐象素向上查找第一个局部灰度最大值象素点，将此点标记为Pmax，判断准则为该象素的相邻2～5个象素的灰度均小于该象素的灰度；③从Pmax逐象素向上查找第一个局部灰度最小值象素点，将此点标记为Pmin，判断准则为该象素的相邻2～5个象素的灰度均大于该象素的灰度；④计算Pmax和Pmin象素灰度的平均值；⑤在pmax与Pmin之间查找与此灰度平均值最接近的两个象素点；⑥根据灰度平均值对这两个象素点进行线性插值，得到一个亚象素点，将此点标记为P1；⑦采用与上述第②～⑥步完全类似的方法，以该列投影的中点为起始点，逐象素向下查找并计算可得到P2点；⑧对求对数后的投影图像G2，采用与上述第①～⑦步完全类似的方法可得到P3点和P4点；⑨根据获取投影图像G1、投影图像G2的两次扫描投影的相关性，得到方程组：$\left\{\begin{array}{c}\frac{a}{b}=\frac{\mathrm{Dso}}{\mathrm{Dsd}}=\frac{L}{\stackrel{\‾}{P_1{P}_2}}\\ \frac{a}{b+\stackrel{\‾}{P_2{P}_4}}=\frac{\mathrm{Dso}-h}{\mathrm{Dsd}}=\frac{L}{\stackrel{\‾}{P_3{P}_4}}\end{array}\right.$其中，a为第一次扫描中下退刀槽到中心射束的距离，b为a在平板探测器上的投影长度，Dso是射线源焦点到旋转中心的距离；Dsd是射线源焦点到平板探测器的距离；(x，y)是中心射束在平板探测器上的照射位置；计算x和γ的步骤：①将0度与180度位置的投影图像G3和投影图像G4按对应象素灰度值相减并取绝对值，得到1幅图像G5；②将投影图像G5在高度方向上等分成10～20份，取每份的中间一行象素，得到等间距的10～20行象素；③分别对步骤②得到的每一行象素，查找圆杆投影区域内的最小灰度值象素；④以最小灰度值象素为中心，在相应行上分别取其左右相邻的2～7个象素，得到连续的5～15个象素；⑤以象素位置为自变量，采用最小二乘二次多项式对这些象素灰度进行拟合，得到与行数量相同的多个二次多项式；⑥分别计算各个二次多项式的最小值，得到与最小值对应的X值，结合所在行的Y坐标，即得到与行数量相同的多个平板探测器上的坐标点；⑦采用最小二乘直线拟合这些坐标点，得到的直线方程为旋转工作台旋转轴的投影直线在平板探测器上的数学表达式；⑧计算该直线的斜率，即平板探测器旋转角γ；⑨将中心射束纵坐标值y代入直线方程，计算出中心射束横坐标值x。