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一種錐束ct系統角度偏差測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種錐束CT系統角度偏差測量方法。利用一種校準用的模板，采集模板上各個標記點在探測器上的投影數據，利用空間解析幾何算法，通過聯立錐束CT系統探測器平面方程、射線源出射點與校準用模板上標記點的連線方程所得的方程組，即可由實際測得標記點在探測器上的投影坐標計算得到探測器平面以及轉臺轉軸中心的空間偏轉角。本發明的空間偏轉角測量精度可達到分度量級，具有較高的可靠性，無需對模板多角度旋轉，并且可實現各機械結構角度偏差參數的有效分離，在錐束CT系統機械結構的幾何參數偏差測量和系統校正中具有很好的實際應用價值，解決了錐束CT系統機械結構角度偏差難以測量及校正的難題。
【專利說明】一種錐束CT系統角度偏差測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精密測量領域，尤其涉及一種錐束CT系統角度偏差的測量方法。
【背景技術】
[0002]計算機斷層成像技術(Computed Tomography，簡稱CT)是一種利用計算機技術對被測物體進行斷層掃描以實現三維圖像重建的掃描方式，該CT技術具有無損、精確、空間分辨率高以及三維成像等諸多優點，在工業應用方面特別是在無損檢測與無損評價領域應用中具有獨特的優勢。在錐束CT系統中，三維重建算法要求射線源中心、旋轉臺中心、探測器中心三點共線，且該中心線與探測器平面、旋轉模板平面均垂直。但在工業CT系統的安裝及后續使用過程中，難免有機械結構存在幾何偏差的問題，即各個結構面與理想平面之間會存在角度偏差，使得重建圖像產生條狀偽像、陰影偽像、環狀和帶狀偽像以及其它偽像，進而造成圖像質量下降，影響缺陷的檢測和分析。目前錐束CT系統機械結構幾何偏差的校正方法可以分為兩大類:(I)迭代法，該方法是利用循環算法構造序列以得到問題近似解，其優點是抗噪聲能力好，但由于迭代法的運算量大而使重建時間過長，并且使得算法收斂的初始值較難確定；(2)解析法，該方法是利用解析表達式來表達成像函數以求問題解的方法，其優點是算法結構簡單、重建速度快，但解析法通常假設了系統的理想性或忽略了某些幾何參數的影響，且計算結果對噪聲較為敏感，魯棒性差。目前，錐束CT系統角度偏差參數的測量方法主要是采用平面解析幾何法并使用模板進行校準。該方法是通過假設模板的理想性(參見侯穎，錐束XCT系統的定標方法研究，大連:大連理工大學，2010)，將模板和探測器的偏差參數全部等效為探測器的偏差，因此該方法所測得結果為模板與探測器的相對值，誤差也為相對誤差，此時模板測量值為假設的0，因而該方法無法實現探測器和模板各自的偏差參數值的分離。而利用本發明所提出的一種錐束CT系統的角度偏差測量方法可以很好地解決這些問題。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是克服現有技術無法同時實現對錐束CT系統中探測器以及轉臺的角度偏差的高精度測量問題，提供一種錐束CT系統角度偏差的測量方法。
[0004]錐束CT系統角度偏差測量方法如下:
[0005]I)選用有η組均勻對稱分布標記點的校準用模板，η為自然數，每一組標記點有4個關于校準用模板中心點對稱的圓形標記點，將該校準用模板安裝在錐束CT系統的轉臺上，使射線源中心、校準用模板中心以及探測器中心三點共線，且校準用模板平面與錐束CT系統轉臺平面垂直；
[0006]2)利用錐束CT系統對校準用模板進行測量，得到校準用模板上各個標記點投影在探測器上的灰度圖，并利用數字圖像處理方法得到校準用模板上所有圓形標記點在探測
器平面坐標系UO' V上的投影坐標數據其中以探測器中心O'為坐標原點，過
O'點與射線源中心點的直線方向為坐標軸W，過O'點的水平和豎直方向分別為坐標軸U、V，建立探測器空間坐標系UVW，i表示標記點組別(i = 1，2，...，n，下同)，j表示每組標記點在探測器上的位置(j = 1，2，3，4，分別對應4個角位置，下同)，(k)表示第i組第j個校準用模板標記點投影數據所包含的有效像素個數；
[0007]3)將步驟2)所得到的投影坐標數據I應用最小二乘法來確定校準用模
板上每個投影標記點的中心位置，得到第i組第j個校準用模板上標記點在探測器平面上投影的中心坐標數據(Uij, Vij)；
[0008]4)將步驟3)中所得到的坐標數據(Uij，Vij)代入錐束CT系統角度偏差測量模型方程組中，即:
[0009]
【權利要求】
1.一種錐束CT系統角度偏差測量方法，其特征在于它的步驟如下: 1)選用有η組均勻對稱分布標記點的校準用模板，η為自然數，每一組標記點有4個關于校準用模板中心點對稱的圓形標記點，將該校準用模板安裝在錐束CT系統的轉臺上，使射線源中心、校準用模板中心以及探測器中心三點共線，且校準用模板平面與錐束CT系統轉臺平面垂直； 2)利用錐束CT系統對校準用模板進行測量，得到校準用模板上各個標記點投影在探測器上的灰度圖，并利用數字圖像處理方法得到校準用模板上所有圓形標記點在探測器平面坐標系uo' V上的投影坐標數據其中以探測器中心O'為坐標原點，過O'點與射線源中心點的直線方向為坐標軸W，過O'點的水平和豎直方向分別為坐標軸U、V，建立探測器空間坐標系UVW, i表示標記點組別，i = I, 2,..., n, j表示每組標記點在探測器上的位置，j = 1，2，3，4，分別對應4個角位置，(k)表示第i組第j個校準用模板標記點投影數據所包含的有效像素個數； 3)將步驟2)所得到的投影坐標數據(CZfiZf)應用最小二乘法來確定校準用模板上每個投影標記點的中心位置，得到第i組第j個校準用模板上標記點在探測器平面上投影的中心坐標數據(UwVij)； 4)將步驟3)中所得到的中心坐標數據(uu，vu)代入錐束CT系統角度偏差測量模型方程組中，即:
【文檔編號】G01B15/00GK103759679SQ201310539804
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】王道檔, 陳茜茜, 鄒慧, 單良, 劉維, 趙軍, 孔明, 郭天太 申請人:杭州長庚測量技術有限公司