锥束XCT系统中进行图像重建坐标系原点标定的方法

摘要

本发明公开了一种适用于锥束XCT系统的移动组件以及用其进行图像重建坐标系原点标定方法，其主要针对基于FDK算法的圆轨迹扫描成像系统投影坐标原点的标定。由于射线源焦点和探测器成像平面的准确空间位置无法直接测量得到，从而使得投影坐标原点难以精确测量。本发明提出利用单圆球目标体在锥束场不同位置多次成像获得的DR图像序列，基于图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术，重构超定方程组，然后求解出射线源焦点在成像平面上的投影坐标点，利用此方法得到的参数值进行三维重建，得到了精确的重建结果。

主权项

1.一种锥束XCT系统用移动组件在锥束XCT系统中进行图像重建坐标系原点标定的方法，所述移动组件由Y轴向导轨(6)、X轴向导轨(7)、滑块(71)和支撑架(8)组成；支撑架(8)由升缩杆(81)和套筒(83)组成，升缩杆(81)的一端能够在套筒(83)内上下滑动，升缩杆(81)的另一端上用于放置球状目标体(3)，支撑架(8)的底部设有导柱(82)，导柱(82)能够在X轴向导轨(7)的滑道(72)中滑动；X轴向导轨(7)的上方设有滑道(72)，滑块(71)安装在X轴向导轨(7)的下方；X轴向导轨(7)与Y轴向导轨(6)通过滑块(71)滑动连接；移动组件摆放在射线源(1)与面阵探测器(4)之间的任意位置，且移动组件中的Y轴向导轨(6)垂直于面阵探测器(4)的成像平面(5)；其特征在于图像重建坐标系原点标定包括有下列步骤：第一步：将移动组件摆放在射线源(1)与面阵探测器(4)之间的任意位置，且移动组件中的Y轴向导轨(6)垂直于面阵探测器(4)的成像平面(5)；且Y轴向导轨(6)的长度为1000mm～1200mm；然后将一个球状目标体(3)安装在升缩杆(81)的顶部；第二步：开启射线源设备出射锥束射线(2)，调整升缩杆(81)的高度，使锥束射线(2)能够照射球状目标体(3)在面阵探测器(4)的成像平面(5)上并有DR投影图像(31)；第三步：(A)调整导柱(82)在X轴向导轨(7)上的第一位置P_X1，在该第一位置P_X1下面阵探测器(4)采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的第一位置投影B₁₁，第一位置投影B₁₁的中心坐标记为Q₁₁(x₁₁，z₁₁)；且X轴向导轨(7)的长度为500mm～800mm；(B)在第一位置P_X1下，将X轴向导轨(7)沿Y轴向导轨(6)从左向右移动一段距离Δy到达第一移动位置P_Y(X1)后，面阵探测器(4)采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的第一移动位置投影B₁₂，第一移动位置投影B₁₂的中心坐标记为Q₁₂(x₁₂，z₁₂)；第四步：(A)再调整导柱(82)在X轴向导轨(7)上的第二位置P_X2，在该第二位置P_X2下面阵探测器(4)采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的第二位置投影B₂₁，第二位置投影B₂₁的中心坐标记为Q₂₁(x₂₁，z₂₁)；(B)在第二位置P_X2下，将X轴向导轨(7)沿Y轴向导轨(6)从左向右移动 相同距离Δy到达第二移动位置P_Y(X2)后，面阵探测器(4)采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的第二移动位置投影B₂₂，第二移动位置投影B₂₂的中心坐标记为Q₂₂(x₂₂，z₂₂)；第五步：依次调整导柱(82)在X轴向导轨(7)上的位置，分别记为位置P_X3，……，P_XN，然后面阵探测器(4)分别采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的DR投影图像分别记为B₃₁，……，B_N1；则B₃₁的中心坐标为Q₃₁(x₃₁，z₃₁)，B_N1的中心坐标为Q_N1(x_N1，z_N1)；在位置P_X3，……，P_XN下，将X轴向导轨(7)沿Y轴向导轨(6)移动相同距离Δy后到达位置P_Y(X3)，……，P_Y(XN)，则面阵探测器(4)分别采集到球状目标体(3)在成像平面(5)上的DR投影图像分别记为B₃₂，……，B_N2；则B₃₂的中心坐标为Q₃₂(x₃₂，z₃₂)，B_N2的中心坐标为Q_N2(x_N2，z_N2)；第六步：(A)连接中心点Q₁₁和Q₁₂，得到第一直线方程x表示面阵探测器(4)的成像平面(5)坐标系XOZ的X轴上的参数，z表示面阵探测器(4)的成像平面(5)坐标系XOZ的Z轴上的参数；(B)连接中心点Q₂₁和Q₂₂，得到第二直线方程(C)连接中心点Q₃₁和Q₃₂得到第三直线方程(D)连接中心点Q_N1和Q_N2得到第N直线方程(E)联立在一次测量过程中所有的直线方程，得到超定方程组且第七步：采用最小二乘法解求解超定方程组得到图像重建坐标系原点坐标点O_d(x_O，z_O)。