專利名稱：錐束xct系統(tǒng)用移動組件以及用其進行圖像重建坐標系原點標定的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種錐束XCT (x-ray Computed Tomography)系統(tǒng)，更特別地說，是指一種錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法。
背景技術：
近些年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展和面陣探測器的出現(xiàn)，錐束XCT (Cone-beam X-ray Computed Tomography)NDT (Non-destructiveTesting)Wff^fli 點。在眾多的CT重建算法中，考慮到運算量和工程實現(xiàn)難度，F(xiàn)DK(FeIdkamp-Davis-Kress) 類型的算法最為實用，也一直是實際工程應用中的主流。根據(jù)FDK算法要求，需要精確知道圖像重建坐標系原點的位置，即射線源的焦點 在面陣探測器的成像平面上的投影點坐標。一般射線源與面陣探測器的成像平面之間的距 離為1. 5m 2m。但在實際的成像系統(tǒng)中，由于射線源的焦點和面陣探測器的成像平面的準 確位置無法直接測量得到，從而使得焦點在成像平面上的投影點的位置難以精確測量。因 此，投影點的誤差會影響重建圖像的精度，造成偽影的產(chǎn)生，影響圖像的分辨力和細節(jié)的有 效檢出。在“利用非線性最小二乘估計錐束掃描三維CT重建幾何參數(shù)，北京航空航天大學 學報，2005，31 (10) :1135-1139”中提出了一種非線性最小二乘估計的測量方法。其思想就 是計算空間一質(zhì)點在不同轉(zhuǎn)角下的投影坐標，質(zhì)點理論投影坐標與實際求得的投影坐標之 間應滿足誤差最小，通過求解滿足此條件的非線性最小二乘解，即得到投影坐標原點參數(shù) 值。非線性最小二乘估計結(jié)果受參數(shù)向量的初始值影響較大，容易產(chǎn)生病態(tài)的解。作者張全紅在“X射線工業(yè)CT成像優(yōu)化研究[D].北京北京航空航天大學機械工 程及自動化學院，2006”中提出了利用夾芯面包板測量圖像重建坐標系原點的方法，夾芯面 包板由長準直比的準直柵構(gòu)成，當對面包板進行成像時，惟有焦點發(fā)出的主射線通過準直 柵成像，通過對準直柵DR(Digital Radiography)圖像的灰度分布統(tǒng)計和擬合，計算出射線 源焦點投影的位置。該方法測量精度較低，操作起來難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法、 以及在標定過程中獲取X軸向或Y軸向上位置的移動組件，該方法利用單球狀目標體在錐 束場不同位置下多次成像獲得的DR投影圖像序列，并將在同一 X軸向位置下的、兩個Y軸 方向具有位移差的移動位置下的DR投影圖像歸為一組，然后采用圖像處理方法提取出每 組兩個DR投影圖像的中心坐標，連接兩中心點構(gòu)成一直線方程，以此得到的多個直線方程 重構(gòu)出超定方程組，然后求解超定方程組得到圖像重建坐標系原點坐標。本發(fā)明的一種適用于錐束XCT系統(tǒng)中提供位置點的移動組件，由Y軸向?qū)к?6)、X 軸向?qū)к?7)、滑塊(71)和支撐架(8)組成；支撐架(8)由升縮桿(81)和套筒(83)組成，升縮桿(81)的一端能夠在套筒(83)內(nèi)上下滑動，升縮桿(81)的另一端上用于放置球狀目 標體(3)，支撐架(8)的底部設有導柱(82)，導柱(82)能夠在X軸向?qū)к?7)的滑道(72) 中滑動；X軸向?qū)к墷频纳戏皆O有滑道(72)，滑塊(71)安裝在X軸向?qū)к?7)的下方；X 軸向?qū)к?7)與Y軸向?qū)к?6)通過滑塊(71)滑動連接；移動組件擺放在射線源(1)與面 陣探測器(4)之間的任意位置，且移動組件中的Y軸向?qū)к?6)垂直于面陣探測器(4)的 成像平面(5)。本發(fā)明的一種適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，進行圖像重 建坐標系原點標定時執(zhí)行包括下列步驟第一步將移動組件擺放在射線源(1)與面陣探測器(4)之間的任意位置，且移動 組件中的Y軸向?qū)к?6)垂直于面陣探測器(4)的成像平面(5)；然后將一個球狀目標體(3)安裝在升縮桿(81)的頂部；第二步開啟射線源設備出射錐束射線(2)，調(diào)整升縮桿(81 )的高度，使錐束射線 (2)能夠照射球狀目標體(3)在面陣探測器(4)的成像平面(5)上并有DR投影圖像(31)；第三步(A)調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的第一位置Pxi，在該第一位置Pxi 下面陣探測器(4)采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的第一位置投影B11,第一位置 投影B11的中心坐標記為Q11 (xn, Z11)；(B)在第一位置Pxi下，將X軸向?qū)к?7)沿Y軸向?qū)к?6)從左向右移動一段距 離Ay到達第一移動位置Ργ(χι)后，面陣探測器⑷采集到球狀目標體(3)在成像平面(5) 上的第一移動位置投影B12，第一移動位置投影B12的中心坐標記為Q12U12, Z12)；第四步(Α)再調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的第二位置Px2，在該第二位置 Px2下面陣探測器⑷采集到球狀目標體⑶在成像平面(5)上的第二位置投影B21，第二位 置投影B21的中心坐標記為Q21 (χ21, ζ21)；(B)在第二位置Px2下，將X軸向?qū)к?7)沿Y軸向?qū)к?6)從左向右移動一段距 離Ay到達第二移動位置Ρχ(χ2)后，面陣探測器⑷采集到球狀目標體(3)在成像平面(5) 上的第二移動位置投影B22，第二移動位置投影B22的中心坐標記為Q22U22, Z22)；第五步依次調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的位置，分別記為位置Px3，……， Pffl,然而面陣探測器(4)分別采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的DR投影圖像分 別記為B31，……，Bni ；則B31的中心坐標為Q31 (χ31，ζ31)，Bni的中心坐標為Qni (χΝ1，ζΝ1)；在 位置Px3，……，Pxn下，將X軸向?qū)к墷蒲豗軸向?qū)к?6)移動一段距離Ay后到達位置 ΡΥ(Χ3)，……，PY(ffl)，則面陣探測器⑷分別采集到球狀目標體⑶在成像平面(5)上的DR投 影圖像分別記為B32，……，Bn2 ；則B32的中心坐標為Q32 (x32, Z32)，Bn2的中心坐標為Qn2 (ΧΝ2,
Zn2)；第六步(A)連接中心點Q11和Q12，得到第一直線方程ζ=，(X-Xu) +^x
λ12 λ11
表示面陣探測器(4)的成像平面(5)坐標系XOZ的X軸上的參數(shù)，ζ表示面陣探測器(4)的 成像平面(5)坐標系XOZ的Z軸上的參數(shù)；(B)連接中心點Q21和Q22，得到第二直線方程(^-^i) + ^!；(C)連接中心點Q31和Q32得到第三直線方程z = 32 J'' (X-A1)+ Z31 ；
X32 Λ31
(D)連接中心點Qni和Qn2得到第N直線方程之<formula>formula see original document page 6</formula>
(E)聯(lián)立在一次測量過程中所有的直線方程，得到超定方程組“ 2….“2 ，
<formula>formula see original document page 6</formula>[οο22]第七步采用最小二乘法解求解超定方程組< k'xy=i>2得到圖像重建坐標系原
點坐標點Od (χ。，Z0)。


圖1是本發(fā)明球狀目標體在錐束射線場下的成像示意圖。圖IA是本發(fā)明設計的支撐架結(jié)構(gòu)。圖IB是本發(fā)明設計的二自由度移動組件結(jié)構(gòu)圖。圖2A和圖2B是球狀目標體在X軸向移動前后的成像示意圖。圖3A和圖3B是球狀目標體在Y軸向移動前后的成像示意圖。圖4是面陣探測器4采集到的DR投影合成圖像。圖5A是160kV錐束XCT系統(tǒng)使用2年后的CT重建圖像。圖5B是采用本發(fā)明方法重新進行160kV錐束XCT系統(tǒng)圖像重建坐標系原點標定 后的CT重建圖像。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。本發(fā)明提出的一種適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，是出廠 前對錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點Od (X。，Z0)進行標定，或者是錐束XCT系統(tǒng)經(jīng)一段 時間使用后，對圖像重建坐標系原點0d(x。，z0)的位置進行校正時而采用的一種較為簡便、 易操作的標定方法。一套錐束XCT系統(tǒng)一般由硬件部分和軟件部分組成，其中，硬件部分包 括有射線源、多自由度載物臺、探測器、控制器和PC機；軟件部分(存儲在PC機的硬盤中) 包括有CT控制單元、圖像重構(gòu)單元、圖像處理與可視化單元。在本發(fā)明中(參見圖1、圖1A、圖IB所示)，不采用錐束XCT系統(tǒng)中原有的多自由 度載物臺，而采用由支撐架8、X軸向?qū)к?和Y軸向?qū)к?構(gòu)成的二自由度移動組件。支 撐架8由升縮桿81和套筒83組成，升縮桿81的一端能夠在套筒83內(nèi)上下滑動，升縮桿81的另一端上用于放置球狀目標體3，支撐架8的底部設有導柱82，導柱82能夠在X軸向?qū)?軌7的滑道72中滑動，從而確定球狀目標體3在X軸向上的位置；X軸向?qū)к?的上板面 上設有滑道72，該滑道72用于安裝支撐架8的導柱82，從而實現(xiàn)支撐架8沿X軸向?qū)к? 的軸向滑動，X軸向?qū)к?的下方安裝有滑塊71，X軸向?qū)к?通過滑塊71與Y軸向?qū)к?6安裝，且使X軸向?qū)к?沿Y軸向?qū)к?的軸向方向滑動；Y軸向?qū)к?的長度為1000 1200mm，X軸向?qū)к?的長度為500 800_。支撐架8的一端設有升縮桿81，另一端設有 導柱82，升縮桿81能夠在套筒83內(nèi)滑動，支撐架8的升縮桿81上放置球狀目標體3。移 動組件位于射線源1與面陣探測器4之間任意位置，并在移動組件的升縮桿81的頂部放置 一球狀目 標體3。當射線源1射出的錐束射線2照射到球狀目標體3上時，球狀目標體3會 在陣探測器4的成像平面5上形成投影圖像31 (即DR投影圖像)。本發(fā)明是對射線源1的焦點P投射在面陣探測器4的成像平面5上的投影點Od (χ。， z0)的位置進行標定，采用單球狀目標體3在錐束場下，在同一 X軸向位置下、通過移動單球 狀目標體3在射線源1與面陣探測器4之間的位置(即沿著Y軸向?qū)к?移動)，使得成 像平面5上形成兩個不同Y軸向位置下的DR投影圖像；然后采用圖像處理方法提取出兩個
DR投影圖像的中心坐標，連接兩個中心點構(gòu)成直線方程<formula>formula see original document page 7</formula>；重復進
行不同X軸向位置下的兩個不同Y軸向位置下的DR投影圖像獲取，以此得到的多個直線方
程重構(gòu)出超定方程組2 <formula>formula see original document page 7</formula>.最后在圖像處理與可視化單元中依據(jù)該超定方程組求
解得到源焦點P在成像平面5上的投影坐標點Od (χ。，z0)，即得到圖像重建坐標系原點坐標。 該測量的結(jié)果應用于圖像重構(gòu)單元和CT控制單元中。參見圖2A、圖2B所示的球狀目標體3沿X軸向移動成像。將支撐架8的導柱82 在X軸向?qū)к?上由后向前每次移動一段距離Δχ(Δχ= 15mm 20mm)后到達的位置記 為Pxn，X表示沿X軸向移動，N表示沿X軸向的移動次數(shù)，N = 5 7。球狀目標體3沿X軸 向移動的起始位置記為Pxi，其他位置依次記為Px2，Px3，……，PXN。參見圖3A、圖3B所示的球狀目標體3沿Y軸向移動成像。當支撐架8在X軸向?qū)?軌7上的位置確定后，X軸向?qū)к?在Y軸向?qū)к?上由左向右每次移動一段距離Δ y ( Δ y =IOOmm 150mm)后到達的位置記為PY(XN)，Y表示沿Y軸向移動，XN表示球狀目標體3在 X軸向上的位置點，N表示沿X軸向的移動次數(shù)，N = 5 7。依據(jù)圖2Α、圖2Β、圖3Α、圖3Β所示，采用本發(fā)明的投影點位置標定方法，首先是支 撐架8在X軸向?qū)к?上移動到某一位置Pxn時，然后沿Y軸向?qū)к?由左向右移動一段距 離Ay后到達一個位置。當球狀目標體3在X軸向上的位置為Pxi時，再沿Y軸移動一段距 離Δ y后到達的位置記為PY(X1)，依次類推，則Px2對應ΡΥ(Χ2)，Px3對應ΡΥ(Χ3)，……，Pxn對應
Ργ(ΧΝ) °本發(fā)明是一種適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，該圖像重建 坐標系原點標定包括有下列步驟第一步將移動組件擺放在射線源1與面陣探測器4之間的任意位置，且移動組件中的Y軸向?qū)к?垂直于面陣探測器4的成像平面5，支撐架8的底部安裝在X軸向?qū)?軌7與Y軸向?qū)к?的垂直位置，將一個球狀目標體3安裝在升縮桿81的頂部；如圖1所 示，圖中移動組件是為了直觀表達安裝關系，采用了筒示的移動組件，對于移動組件的具體 結(jié)構(gòu)請參見圖IA和圖IB所示。第二步開啟射線源設備出射錐束射線2，調(diào)整升縮桿81的高度，使錐束射線2能 夠照射球狀目標體3在面陣探測器4的成像平面5上出現(xiàn)有DR投影圖像31 ；第三步(A)調(diào)整導柱82在X軸向?qū)к?上的位置，記為位置Pxi (第一位置Pxi)， 在該第一位置Pxi下面陣探測器4采集到球狀目標體3在成像平面5上的DR投影圖像記為 B11 (第一位置投影B11)，第一位置投影B11的中心坐標記為Q11 (xn, Z11)；(B)在第一位置Pxi下，將X軸向?qū)к?沿Y軸向?qū)к?從左向右移動一段距離Ay 到達位置PY(X1)(第一移動位置ΡΥ0ω)后，面陣探測器4采集到球狀目標體3在成像平面5 上的DR投影圖像記為B12 (第一移動位置投影B12)，第一移動位置投影B12的中心坐標記為 Ql2 (X12，Z12)；在本發(fā)明中，對DR投影圖像進行邊緣檢測、閾值分割、輪廓細化與輪廓追蹤，以得 到DR投影圖像的輪廓點坐標，然后利用最小二乘擬合法回歸出DR投影圖像的中心坐標。 其中邊緣檢測、閾值分割、輪廓細化與輪廓追蹤、最小二乘擬合求取中心坐標為已公開的圖 像、圖形處理方法。第四步㈧再調(diào)整導柱82在X軸向?qū)к?上的位置，記為位置Px2(第二位置Px2)， 在該第二位置Px2下面陣探測器4采集到球狀目標體3在成像平面5上的DR投影圖像記為 B21 (第二位置投影B21)，第二位置投影B21的中心坐標記為Q21 (x21, z21)；(B)在第二位置Px2下，將X軸向?qū)к?沿Y軸向?qū)к?從左向右移動一段距離Ay 到達位置PY(X2)(第二移動位置ΡΥ(Χ2))后，面陣探測器4采集到球狀目標體3在成像平面5 上的DR投影圖像記為B22 (第二移動位置投影B22)，第二移動位置投影B22的中心坐標記為 Q22 (Χ22 ‘ Ζ22)‘第五步依次調(diào)整導柱82在X軸向?qū)к?上的位置，分別記為位置Px3，……， Pffl(N = 5 7次)，面陣探測器4分別采集到球狀目標體3在成像平面5上的DR投影圖像 分別記為B31，……，Bni ；則B31的中心坐標Q31 (x31, Z31)，Bni的中心坐標Qni (xN1, zN1)；在位置 Px3，……，Pxn下，將球狀目標體3沿Y軸向?qū)к?移動一段距離Δ y后到達位置PY(X3)，……， PY(ffl)，則面陣探測器4分別采集到球狀目標體3在成像平面5上的DR投影圖像分別記為
B32, ......，ΒΝ2 ；則B32的中心坐標Q 32 VX32' Ζ32 )，Bn2的中心坐標Q Ν2 (ΧΝ2，ΖΝ2 )。為了敘述方便，
Px3稱為第三位置，Py(X3)稱為第三移動位置，Pxn稱為第N位置，ΡΥ(ΧΝ)稱為第N移動位置，B31 稱為第三位置投影，B32稱為第三移動位置投影，Bni稱為第N位置投影，Bn2稱為第N移動位 置投影。第六步⑷連接中心點Q11和Q12，得到第一直線方程<formula>formula see original document page 8</formula>表示面陣探測器4的成像平面5坐標系XOZ的X軸上的參數(shù)，Z表示面陣探測器4的成像 平面5坐標系XOZ的Z軸上的參數(shù)；(B)連接中心點Q21和Q22，得到第二直線方程<formula>formula see original document page 8</formula>
(C)連接中心點Q31和Q32得到第三直線方程<formula>formula see original document page 9</formula>......；(D)連接中心點Qni和Qn2得到第N直線方程<formula>formula see original document page 9</formula>(E)聯(lián)立在一次測量過程(N = 5 7次)中所有的直線方程，得到超定方程組 <formula>formula see original document page 9</formula>第七步采用最小二乘法解求解超定方程組<formula>formula see original document page 9</formula>得到圖像重建坐標系原
點坐標點Od (χ。，Z0)。在本發(fā)明中，所重構(gòu)的方程組的個數(shù)大于未知數(shù)的個數(shù)，因而是一超定方程組。該 方程組的系數(shù)矩陣的行數(shù)大于列數(shù)，此時，該方程組沒有確定意義下的解，只存在最小二乘 意義下的最逼近解。本發(fā)明采用方程組殘差的2-范數(shù)取極小值時的最小二乘解為該超定 方程組的最逼近解。最小二乘法求解超定方程組為已公開數(shù)學解算方法。目前常用的數(shù)學 計算軟件Matlab即可實現(xiàn)。實施例子為了驗證本發(fā)明測量方法的有效性，發(fā)明人設計了移動組件，將直徑為20mm的 鋼珠安裝在移動組件的升縮桿81上，并將移動組件和鋼珠一起放置在160kV錐束XCT系 統(tǒng)的射線源與面陣探測器之間，分別進行在X軸上的七個位置點(N = 7次，在選取出第一 個X軸上的位置后，以后的6個位置點的移動間距為20mm)的七組位置測量。每組采集 兩個沿Y軸方向不同位置(Y軸上第一位置點與第二位置點相距120mm)的鋼珠的DR投 影圖像，圖4為將7組DR投影圖像合成為一幅DR投影圖像的結(jié)果。利用160kV錐束XCT 系統(tǒng)中的圖像處理技術，提取出每組鋼珠DR投影圖像的中心坐標，兩個中心坐標相連成 一直線，那么7組數(shù)據(jù)就重構(gòu)出7條直線方程，7條直線方程就重構(gòu)成一個超定方程組為 '1639.8λ: + Ζ = 1682400
<formula>formula see original document page 9</formula> ,然后采用最小二乘法求解該方程組得出圖像重建坐標系原點 坐標為(1025. 255,769. 700)。
選用的160kV錐束XCT系統(tǒng)的主要硬件配置如下(1)射線源德國YXLON公司產(chǎn)MG165/2. 25X-射線源，焦點尺寸0. 2mm ；(2)移動組件由支撐架8、X軸向?qū)к?和Y軸向?qū)к?構(gòu)成；(3)面陣探測器美國Varian公司產(chǎn)PaXSCan4030CB型非晶硅面陣探測器，成像 面積 400 X 300mm2，探元尺寸 0. 194mm。該設備圖像重建坐標系原點坐標的出廠標定值為(1022，777)，在使用2年后，圖 像重建坐標系原點的實際位置會偏離出廠值。利用該值進行CT重建，結(jié)果如圖5A所示，圖 像邊緣產(chǎn)生重影。用本發(fā)明的測量值進行重建，結(jié)果如圖5B所示，圖像邊緣清晰。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明的標定方法具有以下優(yōu)點1)能夠適用于普通焦點和微焦點的錐束XCT系統(tǒng)中圖像重建坐標系原點的標定。2)采用一個球狀目標體多次成像重構(gòu)超定方程組，求解超定方程組得到最小二乘 解，求解原點坐標值精度達到亞像素級，從而降低了測量中隨機誤差造成的影響，保證了測
量的重復精度。3)對使用一段時間后的錐束XCT系統(tǒng)，采用本發(fā)明的方法進行圖像重建坐標系原 點標定，球狀目標體3在面陣探測器4的成像平面5上的投影點坐標能夠恢復至出廠時的位置。4)測量方法容易實現(xiàn)，操作簡單，只需要將球體在射線源與探測器之間沿導軌移 動不同距離成像即可。
權(quán)利要求
一種錐束XCT系統(tǒng)用移動組件，其特征在于由Y軸向?qū)к?6)、X軸向?qū)к?7)、滑塊(71)和支撐架(8)組成；支撐架(8)由升縮桿(81)和套筒(83)組成，升縮桿(81)的一端能夠在套筒(83)內(nèi)上下滑動，升縮桿(81)的另一端上用于放置球狀目標體(3)，支撐架(8)的底部設有導柱(82)，導柱(82)能夠在X軸向?qū)к?7)的滑道(72)中滑動；X軸向?qū)к?7)的上方設有滑道(72)，滑塊(71)安裝在X軸向?qū)к?7)的下方；X軸向?qū)к?7)與Y軸向?qū)к?6)通過滑塊(71)滑動連接；移動組件擺放在射線源(1)與面陣探測器(4)之間的任意位置，且移動組件中的Y軸向?qū)к?6)垂直于面陣探測器(4)的成像平面(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動組件，其特征在于Y軸向?qū)к?6)的長度為1000mm 1200mm，X軸向?qū)к?7)的長度為500mm 800mm。
3.應用權(quán)利要求1所述的移動組件在錐束XCT系統(tǒng)中進行圖像重建坐標系原點標定的 方法，其特征在于圖像重建坐標系原點標定包括有下列步驟第一步將移動組件擺放在射線源(1)與面陣探測器(4)之間的任意位置，且移動組件 中的Y軸向?qū)к?6)垂直于面陣探測器⑷的成像平面(5)； 然后將一個球狀目標體(3)安裝在升縮桿(81)的頂部；第二步開啟射線源設備出射錐束射線(2)，調(diào)整升縮桿(81)的高度，使錐束射線(2) 能夠照射球狀目標體(3)在面陣探測器(4)的成像平面(5)上并有DR投影圖像(31)；第三步(A)調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的第一位置PX1，在該第一位置PX1下 面陣探測器(4)采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的第一位置投影Bn，第一位置投 影Bn的中心坐標記為Qn (xn, zn)；(B)在第一位置PX1下，將X軸向?qū)к?7)沿Y軸向?qū)к?6)從左向右移動一段距離Ay 到達第一移動位置PY(X1)后，面陣探測器(4)采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的第 一移動位置投影B12，第一移動位置投影B12的中心坐標記為Q12(x12，Z12)；第四步(A)再調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的第二位置PX2，在該第二位置PX2下 面陣探測器(4)采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的第二位置投影B21，第二位置投 影B21的中心坐標記為Q21 (X21, Z21)；(B)在第二位置PX2下，將X軸向?qū)к?7)沿Y軸向?qū)к?6)從左向右移動一段距離Ay 到達第二移動位置PY(X2)后，面陣探測器(4)采集到球狀目標體(3)在成像平面(5)上的第 二移動位置投影B22，第二移動位置投影B22的中心坐標記為Q22 (x22 , Z22)；第五步依次調(diào)整導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上的位置，分別記為位置PX3，……， Pffl，然而面陣探測器⑷分別采集到球狀目標體⑶在成像平面(5)上的DR投影圖像分 別記為B31，……，BN1 ；則B31的中心坐標為Q31(x31，z31)，BN1的中心坐標為QN1(xN1，zN1)；在 位置PX3，……，PXN下，將X軸向?qū)к?7)沿Y軸向?qū)к?6)移動一段距離Ay后到達位置 PY(X3)，……，PY(ffl)，則面陣探測器⑷分別采集到球狀目標體⑶在成像平面(5)上的DR投 影圖像分別記為B32，……，BN2 ；則B32的中心坐標為Q32 (x32，z32)，BN2的中心坐標為QN2(XN2，ZN2)；第六步㈧連接中心點Qn和Q12，得到第一直線方程，二11 (x-xu) + z11>x^面陣探測器(4)的成像平面(5)坐標系X0Z的X軸上的參數(shù)，z表示面陣探測器(4)的成 像平面(5)坐標系X0Z的Z軸上的參數(shù)；(B)連接中心點Q21和Q22，得到第二直線方程z(C)連接中心點Q31和Q32得到第三直線方程z= ⑶連接中心點QN1和QN2得到第N直線方程2 =<formula>formula see original document page 3</formula>(E)聯(lián)立在一次測量過程中所有的直線方程，得到超定方程組<formula>formula see original document page 3</formula>第七步采用最小二乘法解求解超定方程組<formula>formula see original document page 3</formula>得到圖像重建坐標系原點坐標點 Qd(X0, z0)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法， 其特征在于支撐架⑶的導柱(82)在X軸向?qū)к?7)上由后向前每次移動距離Ax=15mm 20mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其特 征在于當支撐架(8)在X軸向?qū)к?7)上的位置確定后，X軸向?qū)к?7)在Y軸向?qū)к?(6)上由左向右每次移動距離Ay = 100mm 150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其特 征在于沿X軸向的移動次數(shù)N = 5 7次。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其特 征在于面陣探測器(4)為平面陣列探測器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其特 征在于球狀目標體⑶的直徑為10mm 30mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其特 征在于能夠適用于普通焦點和微焦點的錐束XCT系統(tǒng)中圖像重建坐標系原點的標定，且 求解原點坐標值精度達到亞像素級。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于錐束XCT系統(tǒng)的圖像重建坐標系原點標定方法，其 特征在于對使用一段時間后的錐束XCT系統(tǒng)，經(jīng)所述的圖像重建坐標系原點標定，能夠使 球狀目標體(3)在面陣探測器(4)的成像平面(5)上的投影點坐標能夠恢復至出廠時的位 置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于錐束XCT系統(tǒng)的移動組件以及用其進行圖像重建坐標系原點標定方法，其主要針對基于FDK算法的圓軌跡掃描成像系統(tǒng)投影坐標原點的標定。由于射線源焦點和探測器成像平面的準確空間位置無法直接測量得到，從而使得投影坐標原點難以精確測量。本發(fā)明提出利用單圓球目標體在錐束場不同位置多次成像獲得的DR圖像序列，基于圖像、圖形處理方法和最小二乘擬合技術，重構(gòu)超定方程組，然后求解出射線源焦點在成像平面上的投影坐標點，利用此方法得到的參數(shù)值進行三維重建，得到了精確的重建結(jié)果。
文檔編號G01N23/00GK101832954SQ20101012389
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者王遠, 許州, 陳浩, 黎明 申請人:中國工程物理研究院應用電子學研究所