專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于三維ct掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，是針對(duì)基于面陣成像器的X-射線(xiàn)3D-CT(Three Dimensional Computed Tomography)掃描成像系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定，可用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域射線(xiàn)數(shù)字成像(DR-DigitalRadiography)、三維計(jì)算機(jī)斷層掃描(3D-CT)成像過(guò)程中的相關(guān)測(cè)量。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和面陣探測(cè)器件的出現(xiàn)，3D-CT日益成為NDT(Non-destructive Testing)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)，它采用錐束射線(xiàn)開(kāi)放式掃描，利用探測(cè)器采集的二維數(shù)字投影序列，快速重構(gòu)出掃描區(qū)域內(nèi)的所有斷層，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢對(duì)象的三維全息。
在眾多的三維重建算法中，考慮到運(yùn)算量和工程實(shí)現(xiàn)難度，F(xiàn)DK(Feldkamp-Davis-Kress)(Feldkamp L A，Davis L C，Kress J W.Practicalcone-beam algorithm[J].Opt.Soc.Am.Al，1984612～619)類(lèi)型的算法最為實(shí)用，也一直是實(shí)際工程應(yīng)用中的主流，其掃描原理如圖1所示，射線(xiàn)源2沿圓軌跡對(duì)物體9進(jìn)行掃描等效于射線(xiàn)源2、探測(cè)器4不動(dòng)，物體9繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，利用探測(cè)器4獲取的二維投影序列進(jìn)行三維重建，一般工業(yè)低能X射線(xiàn)CT系統(tǒng)的射線(xiàn)源2與探測(cè)器4之間的距離為1～2.5m。
在圖1中，探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系為xdydzd。當(dāng)探測(cè)器4在成像系統(tǒng)中的位置固定后，該坐標(biāo)系即可確定，其原點(diǎn)Od即為探測(cè)器4采集的射線(xiàn)數(shù)字圖像(即DR圖像)坐標(biāo)系原點(diǎn)。FDK掃描方式的三維CT重建在錐束射線(xiàn)3和探測(cè)器4構(gòu)造的幾何坐標(biāo)系中進(jìn)行，該坐標(biāo)系被稱(chēng)為投影坐標(biāo)系，即圖1中的xyz坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系各個(gè)坐標(biāo)軸與坐標(biāo)系xdydzd的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸平行。然而，在實(shí)際的物理成像系統(tǒng)中，如何對(duì)xyz坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定一直沒(méi)有很好的解決方法，其關(guān)鍵就是如何準(zhǔn)確定位坐標(biāo)系的原點(diǎn)O在探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系xdydzd中的位置。坐標(biāo)原點(diǎn)O的誤差會(huì)造成重建圖像出現(xiàn)偽影和圖像的幾何失真，同時(shí)影響斷層軸向(即z方向)定位的精度，尤其對(duì)于顯微CT(Micro-Computed Tomgraphy)，射線(xiàn)源焦點(diǎn)尺寸僅為幾微米到幾十微米，而且在掃描成像中充分地用到了幾何放大(即物體9盡可能靠近射線(xiàn)源2)，使得三維重建對(duì)投影坐標(biāo)系原點(diǎn)O的定位精度要求更高。在實(shí)際的成像系統(tǒng)中，投影坐標(biāo)系原點(diǎn)O即為射線(xiàn)源焦點(diǎn)P在探測(cè)器4的成像平面5(xsOdzd)上的投影點(diǎn)，由于射線(xiàn)源2的焦點(diǎn)、探測(cè)器4的成像平面5的準(zhǔn)確位置無(wú)法直接測(cè)量得到，從而使得射線(xiàn)源2的焦點(diǎn)P在成像平面5(xdOdzd)上的投影點(diǎn)O的位置難以精確測(cè)量。
在目前已公開(kāi)的文獻(xiàn)中，提出了非線(xiàn)性最小二乘估計(jì)的測(cè)量方法。其思想就是計(jì)算空間一質(zhì)點(diǎn)在不同轉(zhuǎn)角下的投影坐標(biāo)，質(zhì)點(diǎn)理論投影坐標(biāo)與實(shí)際求得的投影坐標(biāo)之間應(yīng)滿(mǎn)足誤差最小，通過(guò)求解滿(mǎn)足此條件的非線(xiàn)性最小二乘解，即得到投影坐標(biāo)原點(diǎn)參數(shù)值。在參數(shù)向量初始值接近于真值的情況下，最小二乘估計(jì)所得參數(shù)值有較好的重復(fù)性，但在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，會(huì)存在下述困難(A)不易得到空間質(zhì)點(diǎn)的投影數(shù)據(jù)，即使能夠?qū)︻?lèi)似質(zhì)點(diǎn)的對(duì)象進(jìn)行錐束掃描，但追蹤其投影質(zhì)心坐標(biāo)時(shí)會(huì)遇到較為復(fù)雜的圖像、圖形處理技術(shù)；(B)非線(xiàn)性最小二乘估計(jì)結(jié)果受參數(shù)向量的初始值影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法是基于二次成像的雙圓最小二乘擬合方法實(shí)現(xiàn)對(duì)投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的高精度標(biāo)定，對(duì)空間雙圓目標(biāo)體進(jìn)行二次成像，利用圖像、圖形處理方法和雙圓最小二乘擬合技術(shù)求取不同成像位置下雙圓目標(biāo)體圓心的投影點(diǎn)(即圓形物體的投影圓心)，利用圓心坐標(biāo)計(jì)算得到射線(xiàn)源焦點(diǎn)在成像平面中的投影原點(diǎn)O坐標(biāo)。
本發(fā)明是一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其通過(guò)在位于射線(xiàn)源和探測(cè)器之間的多自由度載物臺(tái)上放置一板狀目標(biāo)；目標(biāo)上任意安裝兩個(gè)圓形物體；當(dāng)射線(xiàn)源射出的錐束射線(xiàn)照射到目標(biāo)上時(shí)，通過(guò)移動(dòng)多自由度載物臺(tái)，探測(cè)器采集到兩個(gè)成像位置的雙圓物體的射線(xiàn)數(shù)字圖像(即DR圖像)，通過(guò)最小二乘擬合法解算出投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)；具體步驟如下(A)調(diào)整射線(xiàn)源的中心射線(xiàn)PO與探測(cè)器的成像平面垂直，所述成像平面的坐標(biāo)系記為xdydzd，射線(xiàn)源焦點(diǎn)P(λx，λy，λz)在所述成像平面中的投影點(diǎn)記為O(λx，o，λz)，該點(diǎn)即為本發(fā)明所要標(biāo)定的三維CT掃描系統(tǒng)的投影坐標(biāo)原點(diǎn)；(B)調(diào)整目標(biāo)所在平面與探測(cè)器的成像平面平行，多自由度載物臺(tái)在成像位置A點(diǎn)時(shí)，探測(cè)器采集目標(biāo)上雙圓物體的DR圖像；其所述圓形物體在坐標(biāo)系xdydzd下的圓心位于位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1，所述位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1在探測(cè)器的成像平面上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B1和投影點(diǎn)C1；(C)將多自由度載物臺(tái)沿坐標(biāo)系xdydzd的yd方向在射線(xiàn)源與探測(cè)器之間平移距離d后到達(dá)成像位置B點(diǎn)，探測(cè)器再次采集目標(biāo)的DR圖像；其所述圓形物體在坐標(biāo)系xdydzd下的圓心位于位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2，所述位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2在探測(cè)器(4)的成像平面(5)上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B2和投影點(diǎn)C2；(D)對(duì)上述成像位置A點(diǎn)的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體圓心位置點(diǎn)E1、位置點(diǎn)F1的投影點(diǎn)坐標(biāo)B1(xb1，0，zb1)、C1(xc1，0，zc1)；(E)對(duì)上述成像位置B點(diǎn)的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體圓心位置點(diǎn)E2、位置點(diǎn)F2的投影點(diǎn)坐標(biāo)B2(xb2，0，zb2)、C2(xc2，0，zc2)；(F)根據(jù)步驟(D)和步驟(E)得到的坐標(biāo)值xb1、xc1、zb1、zc1、xb2、xc2、zb2、zc2解算出投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)。
所述的三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其二次成像雙圓最小二乘擬合求解所得投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的xd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λx=xb1xc2-xb2xc1xb1-xc1-xb2+xc2,]]>yd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λy＝0，zd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λz=zb1zc2-zb2zc1zb1-zc1-zb2+zc2.]]>本發(fā)明標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)在于(1)通過(guò)采集同一目標(biāo)在兩個(gè)不同位置的DR圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定，該操作方法簡(jiǎn)單易行；(2)成像目標(biāo)體為同一平面上的雙圓，比加工一近似質(zhì)點(diǎn)目標(biāo)體更為容易，其制造成本相對(duì)較低；(3)利用最小二乘擬合法擬合雙圓圓心的投影坐標(biāo)，坐標(biāo)值精度達(dá)到亞像素級(jí)，提高了標(biāo)定的精度。


圖1是基于FDK重建算法的圓軌跡掃描原理圖。
圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的二次成像系統(tǒng)原理圖。
圖2A是成像位置A點(diǎn)的空間幾何關(guān)系示意圖。
圖2B是成像位置B點(diǎn)的空間幾何關(guān)系示意圖。
圖2C二次成像的空間解析圖。
圖3是雙圓最小二乘擬合方法求取投影坐標(biāo)原點(diǎn)的流程圖。
圖中1.目標(biāo) 2.射線(xiàn)源 3.錐束射線(xiàn) 4.探測(cè)器 5.成像平面 6.多自由度載物臺(tái) 7.成像位置A 8.成像位置B 9.物體具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提出的一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，是出廠前對(duì)三維CT掃描設(shè)備的投影坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)行標(biāo)定，或者是三維CT掃描設(shè)備經(jīng)一段時(shí)間使用后，對(duì)掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的位置進(jìn)行校正時(shí)而采用的一種較為簡(jiǎn)便、易操作的投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法。一套三維CT掃描設(shè)備一般由硬件部分和軟件部分組成，其中，硬件部分包括射線(xiàn)源、多自由度載物臺(tái)、探測(cè)器、控制器、PC機(jī)；軟件部分包括CT控制單元、圖像重構(gòu)單元、圖像處理與可視化單元。本發(fā)明對(duì)射線(xiàn)源2的焦點(diǎn)P投射在探測(cè)器4的成像平面5上的投影點(diǎn)O的位置，采用基于二次成像的雙圓最小二乘擬合法進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量的結(jié)果應(yīng)用于圖像重構(gòu)單元和CT控制單元中。
本發(fā)明是一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，通過(guò)在位于射線(xiàn)源2和探測(cè)器4(面陣探測(cè)器)之間的多自由度載物臺(tái)6上放置一板狀目標(biāo)1，目標(biāo)1上任意安裝兩個(gè)圓形物體，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。當(dāng)射線(xiàn)源2射出的錐束射線(xiàn)3照射到目標(biāo)1上時(shí)，通過(guò)移動(dòng)多自由度載物臺(tái)6(載物臺(tái)6是平行移動(dòng)，即在射線(xiàn)源2與探測(cè)器4之間平行移動(dòng)，其移動(dòng)距離在本發(fā)明中為任意)，探測(cè)器4采集到兩個(gè)成像位置的雙圓物體的射線(xiàn)數(shù)字圖像(即DR圖像)，通過(guò)最小二乘擬合解算出投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)。具體步驟如下(A)調(diào)整射線(xiàn)源2的中心射線(xiàn)PO與探測(cè)器4的成像平面5垂直，所述成像平面5的坐標(biāo)系記為xdydzd，射線(xiàn)源焦點(diǎn)P(λx，λy，λz)在所述成像平面5上的投影點(diǎn)記為O(λx，o，λz)，該點(diǎn)即為本發(fā)明所要標(biāo)定的三維CT掃描系統(tǒng)的投影坐標(biāo)原點(diǎn)；(B)(請(qǐng)參見(jiàn)圖2A所示)調(diào)整目標(biāo)1所在平面與探測(cè)器4的成像平面5平行。當(dāng)多自由度載物臺(tái)6在成像位置A點(diǎn)7時(shí)，探測(cè)器4采集目標(biāo)1上雙圓物體的DR圖像；所述雙圓物體在坐標(biāo)系xdydzd下的圓心位于位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1，所述位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1在DR圖像上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B1和投影點(diǎn)C1，投影點(diǎn)B1和投影點(diǎn)C1亦為位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1在探測(cè)器4的成像平面5上的投影點(diǎn)；(C)(請(qǐng)參見(jiàn)圖2B)將多自由度載物臺(tái)6沿坐標(biāo)系xdydzd的yd方向(正負(fù)均可，在本發(fā)明中，向射線(xiàn)源2方向移動(dòng)稱(chēng)為負(fù)，向探測(cè)器4方向移動(dòng)稱(chēng)為正)在射線(xiàn)源2與探測(cè)器4之間平移任意距離d后到達(dá)成像位置B點(diǎn)8時(shí)，探測(cè)器4再次采集目標(biāo)1的DR圖像；所述雙圓物體在坐標(biāo)系xdydzd下的圓心位于位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2，所述位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2在DR圖像上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B2和投影點(diǎn)C2，投影點(diǎn)B2和投影點(diǎn)C2亦為位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2在探測(cè)器4的成像平面5上的投影點(diǎn)；(D)(請(qǐng)參見(jiàn)圖3)對(duì)成像位置A點(diǎn)7的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體圓心位置點(diǎn)E1、位置點(diǎn)F1的投影點(diǎn)坐標(biāo)B1(xb1，0，zb1)、C1(xc1，0，zc1)；(E)(請(qǐng)參見(jiàn)圖3)對(duì)成像位置B點(diǎn)8的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體圓心位置點(diǎn)E2、位置點(diǎn)F2的投影點(diǎn)坐標(biāo)B2(xb2，0，zb2)、C2(xc2，0，zc2)；(F)根據(jù)步驟(D)和步驟(E)利用雙圓最小二乘擬合得到的坐標(biāo)值xb1、xc1、zb1、zc1、xb2、xc2、zb2、zc2解算得到投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2C所示，本發(fā)明的二次成像原理是以射線(xiàn)源2的中心射線(xiàn)PO垂直于探測(cè)器4的成像平面5為前提，射線(xiàn)源焦點(diǎn)P(λx，λy，λz)的投影點(diǎn)為O(λx，o，λz)。當(dāng)多自由度載物臺(tái)6的位置設(shè)定在成像位置A點(diǎn)7時(shí)，連接目標(biāo)1上的位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1，則有直線(xiàn)E1F1//XdOdZd(XdOdZd表示成像平面5)，位置點(diǎn)E1在探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)的投影坐標(biāo)為B1(xb1，0，zb1)，位置點(diǎn)F1在探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)的投影坐標(biāo)為C1(xc1，0，zc1)；多自由度載物臺(tái)6在射線(xiàn)源與探測(cè)器之間沿yd方向平移(正負(fù)方向均可)一段距離d到達(dá)成像位置B點(diǎn)8時(shí)，位置點(diǎn)E1移至位置點(diǎn)E2，位置點(diǎn)F1移至位置點(diǎn)F2。連接目標(biāo)1上的位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2，則有直線(xiàn)E2F2//XdOdZd(XdOdZd表示成像平面5)，位置點(diǎn)E2在探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)的投影坐標(biāo)為B2(xb2，0，zb2)，位置點(diǎn)F2在探測(cè)器4的成像平面5坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)的投影坐標(biāo)為C2(xc2、0，zc2)；當(dāng)在成像位置A點(diǎn)7時(shí)，設(shè)位置點(diǎn)E1、位置點(diǎn)F1的yd軸坐標(biāo)為d1，當(dāng)在成像位置B點(diǎn)8時(shí)，設(shè)位置點(diǎn)E2、位置點(diǎn)F2的yd軸坐標(biāo)為d2；因此，在成像位置A點(diǎn)7的射線(xiàn)PB1、射線(xiàn)PC1的直線(xiàn)方程分別為lPB1:x-xb1λx-xb1=yλy=z-zb1λz-zb1---(1)]]>lPC1:x-xc1λx-xc1=yλy=z-zc1λz-zc1---(2)]]>由式(1)、式(2)得到位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1的坐標(biāo)E1:[d1λy(λx-xb1)+xb1,d1,d1λy(λz-zb1)+zb1]---(3)]]>F1:[d1λy(λx-xc1)+xc1,d1,d1λy(λz-zc1)+zc1]---(4)]]>當(dāng)移動(dòng)至成像位置B點(diǎn)8時(shí)，位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2的坐標(biāo)E2:[d1λy(λx-xb1)+xb1,d2,d1λy(λz-zb1)+zb1]---(5)]]>F2:[d1λy(λx-xc1)+xc1,d2,d1λy(λz-zc1)+zc1]---(6)]]>由式(5)、式(6)得到射線(xiàn)PB2、射線(xiàn)PC2的直線(xiàn)方程分別為lPB2:d1λy(λx-xb1)+xb1-xb2λx-xb2=d2λy=d1λy(λz-zb1)+zb1-zb2λz-zb2---(7)]]>lPB2:d1λy(λx-xc1)+xc1-xc2λx-xc2=d2λy=d1λy(λz-zc1)+zc1-zc2λz-zc2---(8)]]>聯(lián)立式(7)和式(8)解算得到λx(d1-d2)+λy(xb1-xb2)=d1xb1-d2xb2λx(d1-d2)+λy(xc1-xc2)=d1xc1-d2xc2⇒λx-xb1xc2·xb2xc1xb1-xc1-xb2+xc2---(9)]]>λz(d1-d2)+λy(zb1-zb2)=d1zb1-d2zb2λz(d1-d2)+λy(zc1-zc2)=d1zc1-d2zc2⇒λz=zb1zc2·zb2zc1zb1-zc1-zb2+zc2---(10)]]>
表2初始集群

為了校正使用一段時(shí)間后的三維CT掃描設(shè)備投影坐標(biāo)原點(diǎn)的偏差，本發(fā)明人根據(jù)圖2所示的原理結(jié)構(gòu)制作了雙圓目標(biāo)體，并通過(guò)二次成像獲得該目標(biāo)體的DR圖像(參見(jiàn)圖2A、圖2B所示)，利用該DR圖像運(yùn)用如圖3所示的求取投影坐標(biāo)原點(diǎn)的流程圖，獲得如表2所示的標(biāo)定結(jié)果。
表2本發(fā)明標(biāo)定方法對(duì)實(shí)際成像系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果

注Δd＝20mm，E(λx)表示λx的平均值，E(λz)表示λz的平均值，D(λx)為λx的標(biāo)準(zhǔn)方差，D(λz)為λz的標(biāo)準(zhǔn)方差。
將表2的標(biāo)定結(jié)果應(yīng)用于三維CT掃描設(shè)備的圖像重構(gòu)單元和CT控制單元，圖像重建質(zhì)量達(dá)到了設(shè)備出廠時(shí)的指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其特征在于通過(guò)在位于射線(xiàn)源(2)和探測(cè)器(4)之間的多自由度載物臺(tái)(6)上放置一板狀目標(biāo)(1)；目標(biāo)(1)上任意安裝兩個(gè)圓形物體；當(dāng)射線(xiàn)源(2)射出的錐束射線(xiàn)(3)照射到目標(biāo)(1)上時(shí)，通過(guò)移動(dòng)多自由度載物臺(tái)(6)，探測(cè)器(4)采集到兩個(gè)成像位置的雙圓物體的DR圖像，通過(guò)最小二乘擬合法聯(lián)立解算出投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)；具體步驟如下(A)調(diào)整射線(xiàn)源(2)的中心射線(xiàn)PO與探測(cè)器(4)的成像平面(5)垂直，所述成像平面(5)的坐標(biāo)系記為xdydzd，射線(xiàn)源焦點(diǎn)P(λx，λy，λz)在所述成像平面(5)上的投影點(diǎn)記為O(λx，o，λz)；(B)調(diào)整目標(biāo)(1)所在平面與探測(cè)器(4)的成像平面(5)平行，多自由度載物臺(tái)(6)在成像位置A點(diǎn)(7)時(shí)，探測(cè)器(4)采集目標(biāo)(1)上雙圓物體的DR圖像；其所述圓形物體在坐標(biāo)系xdydzd下的圓心位于位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1，所述位置點(diǎn)E1和位置點(diǎn)F1在探測(cè)器(4)的成像平面(5)上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B1和投影點(diǎn)C1；(C)將多自由度載物臺(tái)(6)沿坐標(biāo)系xdydzd的yd方向在射線(xiàn)源(2)與探測(cè)器(4)之間平移距離d后到達(dá)成像位置B點(diǎn)(8)時(shí)，探測(cè)器(4)再次采集目標(biāo)(1)上雙圓物體的DR圖像；其所述圓形物體在xdydzd坐標(biāo)系下的圓心位于位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2，所述位置點(diǎn)E2和位置點(diǎn)F2在探測(cè)器(4)的成像平面(5)上的對(duì)應(yīng)投影分別記為投影點(diǎn)B2和投影點(diǎn)C2；(D)對(duì)上述成像位置A點(diǎn)(7)的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體的圓心位置點(diǎn)E1、位置點(diǎn)F1的投影點(diǎn)坐標(biāo)B1(xb1，0，zb1)、C1(xc1，0，zc1)；(E)對(duì)上述成像位置B點(diǎn)(8)的雙圓物體的DR圖像進(jìn)行雙圓最小二乘擬合，回歸出所述圓形物體的圓心位置點(diǎn)E2、位置點(diǎn)F2的投影點(diǎn)坐標(biāo)B2(xb2，0，zb2)、C2(xc2，0，zc2)；(F)根據(jù)步驟(D)和步驟(E)得到的坐標(biāo)值xb1、xc1、zb1、zc1、xb2、xc2、zb2、zc2解算出投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的坐標(biāo)(λx，o，λz)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其特征在于所述投影坐標(biāo)原點(diǎn)O的xd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λx=xb1xc2-xb2xc1xb1-xc1-xb2+xc2,]]>yd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λy＝0，zd軸坐標(biāo)滿(mǎn)足λz=zb1zc2-zb2zc1zb1-zc1-zb2+zc2,]]>式中，xb1表示投影點(diǎn)B1的xd軸坐標(biāo)，zb1表示投影點(diǎn)B1的zd軸坐標(biāo)，xc1表示投影點(diǎn)C1的xd軸坐標(biāo)，zc1表示投影點(diǎn)C1的zd軸坐標(biāo)，xb2表示投影點(diǎn)B2的xd軸坐標(biāo)，zb2表示投影點(diǎn)B2的zd軸坐標(biāo)，xc2表示投影點(diǎn)C2的xd軸坐標(biāo)，zc2表示投影點(diǎn)C2的zd軸坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其特征在于所述探測(cè)器(4)為平面陣列探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于三維CT掃描系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定方法，其主要針對(duì)基于FDK算法的圓軌跡掃描成像系統(tǒng)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)定。由于射線(xiàn)源焦點(diǎn)P和探測(cè)器成像平面的準(zhǔn)確空間位置無(wú)法直接測(cè)量得到，從而使得投影坐標(biāo)原點(diǎn)位置難以精確測(cè)量。本發(fā)明提出一種基于二次成像的雙圓最小二乘擬合方法實(shí)現(xiàn)對(duì)投影坐標(biāo)原點(diǎn)的高精度標(biāo)定，對(duì)空間雙圓目標(biāo)體進(jìn)行二次成像，利用圖像、圖形處理方法和最小二乘擬合技術(shù)求取不同成像位置下的雙圓目標(biāo)體投影圓心，利用圓心坐標(biāo)解算出射線(xiàn)源焦點(diǎn)P在成像平面上的投影點(diǎn)O坐標(biāo)，將本發(fā)明的標(biāo)定結(jié)果應(yīng)用于三維CT掃描設(shè)備的圖像重構(gòu)單元和CT控制單元，圖像重建質(zhì)量達(dá)到了設(shè)備出廠時(shí)的指標(biāo)。
文檔編號(hào)G01N23/00GK1861001SQ20061006625
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者楊民, 張全紅, 魏英, 周鳳, 孔凡琴, 孫翠麗 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)