CN110261416B - 测量用x射线ct设备和断层图像生成方法 - Google Patents

测量用x射线ct设备和断层图像生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110261416B
CN110261416B CN201910184960.0A CN201910184960A CN110261416B CN 110261416 B CN110261416 B CN 110261416B CN 201910184960 A CN201910184960 A CN 201910184960A CN 110261416 B CN110261416 B CN 110261416B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
image
projection
projection image
ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910184960.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110261416A (zh
Inventor
松宫贞行
浅野秀光
今正人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of CN110261416A publication Critical patent/CN110261416A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110261416B publication Critical patent/CN110261416B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
    • A61B6/584—Calibration using calibration phantoms determining position of components of the apparatus or device using images of the phantom
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/005—Specific pre-processing for tomographic reconstruction, e.g. calibration, source positioning, rebinning, scatter correction, retrospective gating

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。在使用被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像的测量用X射线CT设备生成断层图像的情况下，预先获得并存储包含在所述投影图像中的几何误差量，使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像，并且使用校正后的投影图像来重构断层图像。

Description

测量用X射线CT设备和断层图像生成方法
技术领域
本发明涉及测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。特别地，本发明涉及不论旋转台的转动轴的偏心或该台的面倾斜等的几何误差量如何、都能够生成高度精确的断层图像的测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。
背景技术
医用X射线CT设备在20世纪70年代投入实际使用，并且基于该技术，工业制品所用的X射线CT设备早在20世纪80年代出现。从那时起，工业用X射线CT设备已用于从外观图上难以确认的以下情况的观察和检查：铸造金属组件中的孔、焊接组件的焊接问题、以及电子电路组件的电路图案缺陷等。另一方面，随着最近3D打印机的普及，不仅针对3D打印机所创建的工件的内部的观察和检查的需求、而且针对内部结构的3D尺寸测量及其精度提高的需求都不断增加。
关于上述的技术趋势，测量用X射线CT设备在以德国为中心的区域中已开始普及(参见日本特开2002-71345和日本特开2004-12407)。在测量用X射线CT设备中，将测量对象放置在旋转台的中心，并且在使测量对象转动的同时进行X射线照射。
在图1中示出测量所使用的一般X射线CT设备1的结构。X射线CT设备1配置有用于屏蔽X射线的外壳10、控制器20和控制PC 22等。外壳10在内部包括：X射线源12，用于发射(呈锥束状的)X射线13；X射线检测装置14，用于检测X射线13；旋转台16，在该旋转台16上放置有样品W，并且使样品W转动以进行CT摄像；以及XYZ移位机构18，用于调整投影在X射线检测装置14上的样品W的位置或倍率。控制器20控制上述这些装置，并且控制PC 22通过例如用户操作向控制器20发出指示。
除控制各装置之外，控制PC 22还包括用以将投影在X射线检测装置14上的样品W的投影图像显示在画面或其它类型的监视器上的功能、以及用以从样品W的多个投影图像重构断层图像的功能。
如图2所示，从X射线源12发出或发射的X射线13通过穿过旋转台16上的样品W而到达X射线检测装置14。通过在使样品W转动的同时利用X射线检测装置14获得样品W的各方向上的透过图像(投影图像)、并且通过使用重构算法(诸如反投影法和逐次逼近法等)重构图像，来生成样品W的断层图像。
通过控制XYZ移位机构18的XYZ轴和旋转台16的θ轴，可以移动样品W的位置并且可以调整样品W的摄像范围(位置、倍率)或摄像角度。
为了获取作为X射线CT设备1的最终目的的样品W的断层图像或体数据(立体图像或断层图像在Z轴方向上的集合)，进行样品W的CT扫描。
CT扫描包括获取样品W的投影图像和CT重构这两个处理。在投影图像获取处理中，使在X射线照射期间样品W放置于的旋转台16按固定速度连续地转动或者按固定步长宽度间歇地转动，并且获取整个圆周方向上(固定间隔)的样品W的投影图像。如此得到的整个圆周方向(固定间隔)的投影图像使用诸如反投影法或逐次逼近法等的CT重构算法而经过CT重构，由此如图3所示获得样品(在图3中为标准球)的断层图像或体数据。
从广义上说，CT重构算法可以分类成反投影法和逐次逼近法。
如图4例示，反投影法从获取投影图像的方向创建该投影图像的顺次反投影。
如图5例示，逐次逼近法使用计算来从样品的估计图像求出投影图像，并且反复修正样品的图像，使得投影图像接近实际投影图像。
可以将反投影法和逐次逼近法更细分成多个算法，但所有的这些算法都以通过正确对准来获取投影图像为前提。
如上所述，使用旋转台来转动样品，但在CT扫描期间使用的旋转台存在转动轴的偏心或面倾斜的情况下，该现象的影响包含在各转动角度获取到的投影图像中，并且该影响在通过CT重构所获得的断层图像中表现为伪像。
例如，在反投影法中，在一个投影图像的投影位置由于旋转台的定位误差而偏移的情况下，在错误的位置处创建了投影图像的反投影并且在CT重构计算中出现矛盾。此外，在逐次逼近法中，该方法接近包含误差的投影图像。
以下两个参数是可以确认投影图像是否是通过正确对准获取到的指标。
(1)转动轴：样品的转动轴。
(2)扫描轴：生成一个截面图像时的扫描位置。该位置形成如下的轴，其中该轴通过X射线与X射线检测装置垂直相交的点(理想地为X射线检测装置的中心)，并且与转动轴垂直。在生成体数据时，这也是CT重构算法的考虑因素。
如图6所示，为了进行高度精确的CT重构，上述的转动轴和扫描轴的投影图像在整个圆周方向的投影图像中必须一致，并且必须与CT重构算法所基于的位置一致。
利用上述的CT重构的原理，在旋转台具有如图7所示的转动轴的偏心或者具有如图8所示的面倾斜的情况下，实际的转动轴和扫描轴与所计算的轴不一致。此外，在偏心和面倾斜由于旋转台的转动角度而改变的情况下，转动轴和扫描轴的投影图像在整个圆周方向的投影图像上不同，并且CT重构不准确。
在投影图像中的样品图像以这种方式偏离所计算出的位置的情况下，不仅通过CT重构所生成的断层图像和体数据中的样品图像变模糊，而且如图9所示，在样品图像中可能发生大量噪声(包括虚像)，CT重构计算可能失败，等等。
发明内容
有鉴于上述传统情形而构思了本发明，并且在可以提前获得旋转台的转动轴的偏心和面倾斜等的几何误差量的情况下，本发明试图通过使用该几何误差直接校正投影图像来生成高度精确的断层图像。
本发明通过配备测量用X射线CT设备来解决该挑战，该测量用X射线CT设备被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：存储器，用于存储预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像。
在该示例中，所述几何误差量可以是所述旋转台的偏心或面倾斜。
另外，在使用被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像的测量用X射线CT设备生成断层图像的情况下，可以预先获得并存储包含在所述投影图像中的几何误差量，可以使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像，并且可以使用校正后的投影图像来重构断层图像。
根据本发明的一方面，一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置成用作：校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像。
根据本发明的另一方面，一种测量用X射线CT设备所用的断层图像生成方法，所述测量用X射线CT设备被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，其中，在使用所述测量用X射线CT设备生成断层图像时，所述断层图像生成方法包括：预先获得并存储所述投影图像中所包含的几何误差量；使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及使用校正后的投影图像来重构断层图像。
根据本发明，可以通过使用诸如旋转台的偏心或面倾斜等的已知的几何误差量直接校正投影图像来生成高度精确的断层图像和体数据。
附图说明
在以下的详细说明中，通过本发明的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述的多个附图来进一步说明本发明，其中在附图的几个视图中，相同的附图标记表示类似的部件，其中：
图1示出测量所使用的一般X射线CT设备的整体结构的截面；
图2是示出测量所使用的一般X射线CT设备的相关部分的配置的立体图；
图3示出CT重构的概要；
图4示出反投影法的概要；
图5示出逐次逼近法的概要；
图6示出理想投影图像的示例；
图7是示出旋转台的偏心的X射线CT设备的相关部分的平面图；
图8是示出在示出旋转台的面倾斜的X射线CT设备中的、从X射线源观看到的样品和X射线检测装置的侧视图；
图9示出针对旋转台存在偏心和面倾斜的情况的示例性投影图像；
图10是示出根据本发明的第一实施例的过程流程的流程图；
图11是提供本实施例中使用的坐标系的定义的、从X射线CT设备的上方的平面图；
图12是提供本实施例中的投影图像上的坐标系的定义的侧视图；
图13是示出本实施例中的为了获取几何误差量所使用的标准球的示例性配置的立体图；
图14是本实施例中的示例性坐标测量装置的立体图；
图15是示出本实施例中的示例性最佳拟合圆的平面图；
图16是示出本实施例中的已拟合到旋转台的平面和圆的立体图；
图17是本实施例中的反投影法的俯视图的平面图；
图18是如从侧面观看到的、本实施例中的CT扫描和反投影的侧视图；
图19是示出本实施例中的校正过程的流程图；
图20是示出本实施例中的通过CT重构的反投影计算如何生成体数据的侧视图；
图21A和21B示出本实施例中的转动方法；以及
图22是示出根据本发明的第二实施例的过程流程的流程图。
具体实施例
这里所示的细节是举例，是仅用于例示性地论述本发明的实施例的目的，并且是为了提供被认为是针对本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这方面，没有尝试以比本发明的基本理解所需的细节更详细的方式示出本发明的结构细节，其中利用附图所进行的说明使本领域技术人员显而易见地明白在实践中可以如何实现本发明的形式。
以下参考附图来详细说明本发明的实施例。此外，本发明不受以下的实施例和示例中所述的内容限制。另外，本领域技术人员容易想到的元件以及作为本质等同物或在范围上等同的元件均包括在以下的示例和实施例的组成必要条件内。此外，可以适当地组合或者选择性地采用在以下记载的实施例和示例内公开的组成必要条件。
图10示出根据本发明的包括投影图像的校正的CT扫描的第一实施例的过程。
首先，在步骤101中，使被X射线13照射并且放置有样品W的旋转台16按固定速度连续地转动或者按固定步长宽度间歇地转动，并且获取整个圆周方向上(固定间隔)的样品W的投影图像。
接着，在CT重构时，在将投影图像用在CT重构计算之前，在步骤102中，使用包括台偏心和面倾斜的已知的几何误差量来校正投影图像。
接着，使用校正后的投影图像，在步骤103中，进行CT重构计算，并且生成体数据。
上述的步骤102中的校正投影图像的具体过程如下。
在该示例中，为了说明该校正过程，在图11和图12中定义坐标系。
具体地，如图11所示，例如，定义如下的坐标系：以X射线源12的位置作为原点，以从X射线源12向着X射线检测装置14的轴方向作为X轴，以沿向上方向且垂直于旋转台16的面的轴作为Z轴，并且以沿与X和Z垂直的方向的轴作为Y轴。
如图12所示，定义叠加在投影图像上的如下的坐标系：以投影图像的中心作为原点O，以水平方向轴作为U轴，并且以垂直方向轴作为V轴。U轴与Y轴的投影图像一致，而V轴与Z轴的投影图像一致，并且各自的取向也分别一致。
接着，说明获取台偏心和面倾斜的几何误差量的示例。
在进行根据本发明的校正时，在开始之前获取旋转台16的偏心和面倾斜的几何误差量是先决条件。如图13所示，获取方法可以例如是：在旋转台16周边的与中心的距离相等的位置处配置多个(在该图中使用三个)相同高度的标准球30，并且使用诸如图14所示等的坐标测量装置60来针对旋转台16的各恒定俯仰角度进行标准球30的空间位置的坐标测量。
坐标测量装置60包括：平板62(基准面)；门式框架64，其具有在平板62上沿前后方向(Y轴方向)可移动的一对支撑柱64a和64b、以及跨接支撑柱64a和64b的梁64c；可移动的柱66，其在门式框架64的梁64c上沿左右方向(X轴方向)移动；可移动的滑动件68，其在柱66上沿上下方向(Z轴方向)移动；探测器70，其固定到滑动件68的底端；以及触针72a和例如球状触针头72b，其固定到探测器70的前端(该图中的下端)。
具体地，将旋转台16设置成给定角度，并且在该状态下使用坐标测量装置60求出所有的标准球30的空间位置。用于求出空间位置的方法的示例可以包括：使用坐标测量装置60的触针头72b来对各标准球30的位置进行接触测量，基于所获得的测量点来求出最佳拟合球体(球体构造)，并且使用该最佳拟合球体的中心作为空间位置。另外，可以使用配置在周边的标准球30的空间位置来求出最佳拟合圆。如图15所示，使旋转台16按恒定俯仰角度转动并获得多个这些最佳拟合圆(在图15中，存在θ＝0°、90°和180°这三个)，并且通过研究这些位置的变化，可以计算出旋转台16的偏心。在不存在偏心的情况下，针对各角度所计算出的最佳拟合圆的位置全部一致。
具体计算方法的示例可以是首先基于按给定角度的各标准球30的空间坐标来经由平面拟合求出平面。例如，在将按给定角度θ的第i个标准球30的空间位置表示为Pθi的情况下，可以使用最小二乘方法按照如下进行计算。
[公式1]
Pθi＝(xθi，yθi，zθi) …(1)
ax+by+2＝d(平面方程) …(2)
接着，将各标准球30的空间位置投影到该平面上并求出该平面上的最佳拟合圆，并且计算该圆的中心位置Cθ。针对该平面创建新的二维坐标系(其例如包括U轴和V轴)，并且在将投影到平面上的平面位置表示为Pθi′的情况下，可以使用最小二乘方法按照如下进行计算。
[公式2]
Pθi'＝(uθi，vθi) …(4)
(u-Cu)2+(v-Cv)2＝r2(圆方程) …(55)
将如此得到的平面的圆中心(Cu,Cv)变换成空间坐标，并且求出如图16所示的圆的中心位置Cθ。
针对各转动角度进行上述计算，并且以所有的角度计算Cθ。
[公式3]
接着，建立标准以计算偏心。在标准被定义为各Cθ的平均的情况下，可以按照如下表示偏心量Eθ。
对于面倾斜Nθ，在各角度使用拟合的平面的法线矢量。
Nθ＝(nx，ny，nz) …(8)
这仅仅是推导出台偏心和面倾斜的一个示例。也可以使用除标准球30以外的校准工具，并且也可以使用通过除坐标测量装置60以外的工具进行的测量(例如，检测投影在投影图像上的标准球30的位置/倾斜度的变化)。
接着，说明将偏心和面倾斜的几何误差量应用于CT重构以进行校正的原理。
使用CT重构的反投影法来具体说明本示例。
使用反投影法的CT重构按与对样品W的圆周方向的投影图像进行投影时相同的角度进行反投影，并且获得体数据(或截面图像)。在该示例中，说明考虑到反投影法而必需的平行束扫描。
平行束扫描是如下的扫描方法：针对CT扫描的各转动角度，X射线源12平行于X射线检测装置14而移动，并且入射到X射线检测装置14上的X射线13始终与该装置垂直相交。反投影法基于X射线检测装置14所获得的投影图像来创建与图像平面垂直的反投影，并因此构成与平行束扫描的原理相反的原理。
可以利用投影图像的像素值p、转动角度θ和截面图像的像素值μ来按照如下表示使用平行束扫描的反投影的方法的CT重构。
[公式4]
t＝xcosθ+ysinθ …(10)
上述公式表示在对按各角度获取到的投影图像进行卷积(卷积积分)的同时对像素值进行积分，从而得到诸如图17所示等的处理图像。
用于使用反投影法来正确地进行CT重构的示例性条件是创建在CT扫描期间穿过了样品内部的X射线的反投影，其中该反投影是在与扫描时相同的位置和方向中创建的。
接着，针对旋转台存在偏心和面倾斜的情况来说明反投影的具体影响。图18示出如从侧面观看到的CT扫描和反投影。
旋转台16存在偏心和面倾斜，并且样品W的转动轴不平行于投影面。另一方面，通过反投影计算，针对与转动轴平行的投影面创建反投影，并且在放置在物理空间中时，所计算出的投影面如图18所示。
现在关注样品W内的单个点S，对点S进行投影并将投影面上的点S被投影于的位置指定为P，并且将反投影计算中所使用的投影图像的位置指定为P'。在该示例中，这导致CT重构误差。
在本发明中，在CT重构期间，将计算出的投影面的姿势校正为实际的投影面的姿势，因而在投影和反投影期间所处理的投影图像中的像素被配置成相同，并且正确地进行反投影计算。
即使利用除平行束扫描以外的扫描方法，通常也通过在反投影计算期间转换成平行束来进行计算。因此，通过进一步概括和简化针对上述的平行束扫描的计算公式，可以按照如下表示该公式。
[公式5]
在实际计算中，必须在计算各单独扫描方法时进行反投影。然而，在根据本示例的校正的说明中，对投影图像求卷积并且在圆周方向上对该图像进行反投影的任何基本公式就足够了。因此，使用以上的表达式(12)。
以下参考图19来说明图10所示的步骤102的校正过程。
首先，在步骤1021中，推导出包含校正的反投影计算公式。
如上所述，通过将CT重构中的投影图像的姿势变换成实际姿势来校正CT重构。
严格地说，这样的校正是如下的处理：将CT重构的反投影计算所参考的投影图像的像素位置变换成正确的像素位置。
图20示出通过CT重构的反投影计算如何生成体数据。为了更容易地例示该方式，在与上述的空间坐标系相同的坐标系上配置体数据和投影图像。体数据中心配置在该坐标系的原点上，并且在CT扫描时的转动角度θ为0°时获取到的投影图像以与X轴垂直的姿势配置。
在该示例中，考虑体数据中的给定点S(x,y,z)的重构。由于(使用针对投影图像所定义的坐标系)投影图像中的U轴平行于Y轴、V轴平行于Z轴、并且X轴穿过投影图像的原点，因而可以按照如下例示点S在投影图像上的位置P。
[公式6]
在被扩展成使得能够与各角度θ获取到的投影图像相对应时，考虑到位置P绕Z轴在空间中转动这一事实，可以按照如下表示位置P。
[公式7]
使用投影图像上的位置P的像素值来计算点S的重构，但由于偏心和面倾斜的影响，位置P的像素值不包括点S的投影数据。为了求出包括点S的投影数据的投影图像上的位置，样品W的实际姿势符合上图，这样得到投影了占据与点S相同的样品上的位置的点S'的位置P'。换句话说，在点S的重构时，可以使用除位置P的像素以外的位置P'的像素。
在将变换体数据和样品W的姿势的矩阵指定为Mθ(以下说明推导过程)的情况下，可以按照如下求出位置P'。
[公式8]
S′(x′，y′，z′)＝MθS …(15)
在该示例中，可以按照如下求出姿势变换矩阵Mθ。
样品W的姿势与旋转台16的姿势相同，因此由于偏心Eθ而发生偏移并且具有面倾斜矢量Nθ的斜率。首先，考虑样品W恢复到原始姿势的情况。在将样品W恢复到原始姿势时，样品W的姿势在相反方向上偏移了偏心量，并且因此被转动成使面倾斜矢量与Z轴(由于在不存在面倾斜时面倾斜矢量与Z轴相同)对准。
在该示例中，转动方法是如图21A和21B所示顺次进行(A)绕Z轴转动和(B)绕Y轴转动。
[公式9]
首先，图21A所示的绕Z轴的转动使面倾斜矢量Nθ放置在XZ平面上，并且将变换后的矢量指定为N′θ。接着，图21B所示的绕Y轴的转动使矢量N′θ与Z轴一致。
以这种方式恢复姿态的变换顺次进行逆偏心偏移、Z轴转动和Y轴转动，因此可以通过颠倒该顺序来进行姿势变换矩阵Mθ的逆变换。以下示出了姿势变换矩阵Mθ。
[公式10]
有鉴于以上说明，包含利用台偏心和面倾斜的几何误差量的校正的反投影计算公式如下所述。
[公式11]
通常，投影图像上的位置μ'和v'不是整数，因此在参考p(μ′,v′,θ)处的像素值时，必须通过线性插值等来获得合适的像素值。
接着，在进入图19的步骤1022的情况下，使用在以上的步骤1021中求出的反投影计算公式来进行反投影计算，以进行校正。
例如，在以一次一个的方式完成体数据的各像素的过程中，可以应用在步骤1021中获得的反投影计算公式以从各角度的投影图像获得期望像素。
在这种情况下，必须针对所有角度提前准备依赖于角度θ的姿势变换矩阵Mθ。
另外，在顺次对各角度的各个投影图像进行反投影并且以递增方式构造体数据的过程中，这实质等同于：校正各角度的投影图像，然后进行通常的反投影计算。对校正之前和之后的像素位置的关系的理解如下，因此可以校正投影图像。
[公式12]
图22示出根据本发明的第二实施例的过程流程，其中整合了图10所示的第一实施例的步骤102和103。
在本实施例中，在与第一实施例的步骤101相同的步骤101结束之后，在步骤202中，使用在以上的表达式(19)中例示的姿势变换矩阵Mθ来进行重构处理。
在本实施例中，将姿势变换矩阵Mθ应用于CT重构处理，因此处理快速且容易。
在上述的实施例中，给出了使用反投影法的示例，但针对投影图像的使用几何误差量的校正方法也可应用于其它重构方法(例如，连续重构)。
另外，本发明不限于旋转台的偏心或面倾斜的几何误差。如果可以以变换矩阵(上述的姿势变换矩阵Mθ)表示已知的几何误差量，则可以校正任何种类的几何误差。
如图1所示，控制PC 22可以包括至少一个处理器。处理器是有形的且非暂时性的。如这里使用的，术语“非暂时性”不应被理解为永久的状态特性，而应被理解为将会持续一段时间的状态特性。术语“非暂时性”明确否认了诸如特定载波或信号或者仅暂时存在于任何时间任何位置的其它形式的特性等的短暂特性。处理器是制品和/或机器组件。处理器被配置为执行软件指令以进行如这里的各个实施例中所描述的功能。例如，处理器被配置为执行指令，使得处理器用作用于使用所存储的几何误差量来校正投影图像的校正器和用于使用校正后的投影图像来重构断层图像的重构器。
处理器可以是通用处理器，或者可以是专用集成电路(ASIC)的一部分。处理器还可以是微处理器、微计算机、处理器芯片、控制器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机或可编程逻辑器件。处理器还可以是包括诸如现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程门阵列(PGA)的逻辑电路、或者包括离散门和/或晶体管逻辑的其它类型的电路。处理器可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者。另外，这里描述的任何处理器可以包括多个处理器、并行处理器或两者。多个处理器可以被包括在或者连接至单个装置或多个装置。
控制PC 22还可以包括一个或多个计算机存储器。计算机存储可以包括处于通信中的静态存储器、动态存储器、或者两者。这里描述的存储器是可以存储数据和可执行指令的有形存储介质，并且在存储有指令期间是非暂时性的。再次，如这里使用的，术语“非暂时性”不应被理解为永久的状态特性，而应被理解为将会持续一段时间的状态特性。术语“非暂时性”明确否认了诸如特定载波或信号或者仅暂时存在于任何时间任何位置的其它形式的特性等的短暂特性。存储器是制品和/或机器组件。这里描述的存储器是计算机可以读取数据和可执行指令的计算机可读介质。如这里描述的存储器可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、高速缓存、可移除盘、磁带、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、软盘、蓝光盘或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。存储器可以是易失性的或非易失性的、安全的和/或加密的、不安全的和/或未加密的。当然，计算机存储器可以包括存储器的任意组合或单个存储器。
控制PC 22还可以包括被配置为从这里所述的任意存储器读取任意的一个或多个指令集(例如，软件)的介质读取器。指令在由处理器执行时可以用于进行如这里所描述的方法和处理中的一个或多个。在特定实施例中，指令可以完全或至少部分地存在于存储器、介质读取器、以及/或者在控制PC 22执行期间的处理器内。
控制PC 22在图1中被示出为个人计算机。然而，本领域技术人员应当理解，在本申请的可选实施例中，控制PC 22可以是膝上型计算机、平板PC、个人数字助理、移动装置、掌上型计算机、台式计算机、通信装置、无线电话、个人信任装置、web设备、服务器、安全照相机、或者能够依次或以其它方式执行用于指定装置所要采取的动作的指令集的任何其它装置。当然，本领域技术人员应当理解，以上列出的装置仅仅是典型装置，并且控制PC 22可以是在不偏离本申请的范围的情况下本领域公知和理解的任何附加装置或设备。此外，本领域技术人员同样应当理解，装置可以是装置和设备的任意组合。
当然，本领域技术人员应当理解，控制PC 22的以上列出的组件仅意在是典型的，而并非旨在是详尽的和/或包含性的。此外，以上列出的组件的示例也意在是典型的，并且同样不意在是详尽的和/或包含性的。
根据本发明的各个实施例，这里描述的方法可以使用执行软件程序的硬件计算机系统来实现。此外，在典型的非限制性实施例中，实现可以包括分布式处理、组件/对象分布式处理和并行处理。可以将虚拟计算机系统处理构造为实现这里描述的方法或功能中的一个或多个，并且可以使用这里描述的处理器来支持虚拟处理环境。
注意，已提供的上述示例仅用于说明的目的，并且决没有被构造成对本发明的限制。尽管已参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，这里已使用的词语是用于描述和说明的词语，而不是用于进行限制的词语。在没有背离本发明的各方面的精神和范围的情况下，可以在如当前陈述和修改的权利要求书的界限内进行改变。尽管这里已参考特定结构、材料和实施例说明了本发明，但本发明并不意图局限于这里所公开的细节；相反，本发明扩展至诸如处于所附权利要求书的范围内等的在功能上等同的所有结构、方法和用途。
本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年3月12日提交的日本申请2018-044643的优先权，其公开内容通过引用而被明确包含于此。

Claims (2)

1.一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：
一个或多个存储器，用于存储：
可执行指令集，以及
在所述样品配置在所述旋转台上之前获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；以及
处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置成用作：
校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及
重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像，
其中，所述几何误差量是所述旋转台的偏心或面倾斜。
2.一种测量用X射线CT设备所用的断层图像生成方法，所述测量用X射线CT设备被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，其中，在使用所述测量用X射线CT设备生成断层图像时，所述断层图像生成方法包括：
在所述样品配置在所述旋转台上之前获得并存储所述投影图像中所包含的几何误差量；
使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及
使用校正后的投影图像来重构断层图像，
其中，所述几何误差量是所述旋转台的偏心或面倾斜。
CN201910184960.0A 2018-03-12 2019-03-12 测量用x射线ct设备和断层图像生成方法 Active CN110261416B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018044643A JP2019158534A (ja) 2018-03-12 2018-03-12 計測用ｘ線ｃｔ装置、及び、その断層画像生成方法
JP2018-044643 2018-03-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110261416A CN110261416A (zh) 2019-09-20
CN110261416B true CN110261416B (zh) 2024-05-14

Family

ID=67701811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910184960.0A Active CN110261416B (zh) 2018-03-12 2019-03-12 测量用x射线ct设备和断层图像生成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11234670B2 (zh)
JP (1) JP2019158534A (zh)
CN (1) CN110261416B (zh)
DE (1) DE102019001334A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11257656B2 (en) * 2020-04-08 2022-02-22 Fei Company Rotating sample holder for random angle sampling in tomography
DE102020111067A1 (de) 2020-04-23 2021-10-28 Wenzel Group GmbH & Co. KG Messvorrichtung zum Messen und/oder Überprüfen eines Werkstückes
CN113520421A (zh) * 2020-05-06 2021-10-22 北京友通上昊科技有限公司 X射线切面成像方法、存储介质及成像系统
JP2022010983A (ja) * 2020-06-29 2022-01-17 株式会社ミツトヨ Ｘ線計測装置の校正方法
JP1691006S (zh) 2020-11-16 2021-07-26
CN112964738B (zh) * 2021-01-29 2022-11-22 山东大学 一种工业ct快速扫描系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891829A (en) * 1986-11-19 1990-01-02 Exxon Research And Engineering Company Method and apparatus for utilizing an electro-optic detector in a microtomography system
US5640436A (en) * 1995-01-26 1997-06-17 Hitachi Medical Corporation Method and apparatus for X-ray computed tomography
JP2002071345A (ja) * 2000-08-29 2002-03-08 Hitachi Ltd ３次元寸法計測装置及びその計測方法
CN101750430A (zh) * 2009-06-10 2010-06-23 中国科学院自动化研究所 X射线计算机断层成像系统的几何校正方法
CN102525501A (zh) * 2010-11-22 2012-07-04 佳能株式会社 图像处理设备和图像处理方法
CN102711613A (zh) * 2010-01-13 2012-10-03 澳大利亚国立大学 计算断层摄影成像方法及系统
CN104334081A (zh) * 2012-06-05 2015-02-04 皇家飞利浦有限公司 X射线ct成像器的运动层分解校准
WO2017141345A1 (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社ニコン Ｘ線装置、ｘ線計測方法および構造物の製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153803A (ja) * 1993-11-30 1995-06-16 Toshiba Corp ラミノグラフ
JP3484288B2 (ja) * 1995-01-26 2004-01-06 株式会社日立メディコ Ｘ線断層撮影装置
EP1257325A4 (en) * 2000-02-18 2006-01-04 Beaumont Hospital William COMPUTERIZED TOMOGRAPHY WITH A CONICAL BEAM WITH A FLAT PANEL IMAGER
JP4374753B2 (ja) * 2000-08-11 2009-12-02 株式会社島津製作所 Ｘ線ｃｔ装置
JP4025530B2 (ja) * 2001-10-24 2007-12-19 株式会社日立メディコ Ｘ線ｃｔ装置
JP2004012407A (ja) 2002-06-11 2004-01-15 Hitachi Ltd 透過画像提供システムおよびｘ線ｃｔ・ｄｒ撮影サービスシステム
US7432924B2 (en) * 2003-08-28 2008-10-07 Kabushiki Kaisha Toshiba 3D digital subtraction angiography image processing apparatus
JP4032357B2 (ja) * 2004-05-21 2008-01-16 ソニー株式会社 画像情報処理装置および方法、並びにプログラム
JP2006320523A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc シャトルモードヘリカルスキャンのスキャンパラメータ設定方法およびｘ線ｃｔ装置
US7950849B2 (en) * 2005-11-29 2011-05-31 General Electric Company Method and device for geometry analysis and calibration of volumetric imaging systems
US8057098B2 (en) * 2006-01-12 2011-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus and method of creating correction data for X-ray CT
JP5060862B2 (ja) * 2007-08-02 2012-10-31 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 断層撮影装置
US9082182B2 (en) * 2009-11-25 2015-07-14 Dental Imaging Technologies Corporation Extracting patient motion vectors from marker positions in x-ray images
JP6131606B2 (ja) * 2013-01-21 2017-05-24 株式会社島津製作所 放射線撮影装置およびそれにおける画像処理方法
US9480448B2 (en) * 2014-07-23 2016-11-01 General Electric Company System and method for use in mapping a radiation dose applied in an angiography imaging procedure of a patient
US9538974B2 (en) * 2014-11-20 2017-01-10 General Electric Company Methods and systems for correcting table deflection
JP2016205899A (ja) * 2015-04-17 2016-12-08 株式会社ミツトヨ 回転テーブルの制御方法及び装置
JP2018044643A (ja) 2016-09-16 2018-03-22 株式会社リョーカ産業 配管用断熱体
JP6767045B2 (ja) * 2016-11-02 2020-10-14 株式会社ミツトヨ 計測用ｘ線ｃｔ装置と座標測定機の座標合せ治具

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891829A (en) * 1986-11-19 1990-01-02 Exxon Research And Engineering Company Method and apparatus for utilizing an electro-optic detector in a microtomography system
US5640436A (en) * 1995-01-26 1997-06-17 Hitachi Medical Corporation Method and apparatus for X-ray computed tomography
JP2002071345A (ja) * 2000-08-29 2002-03-08 Hitachi Ltd ３次元寸法計測装置及びその計測方法
CN101750430A (zh) * 2009-06-10 2010-06-23 中国科学院自动化研究所 X射线计算机断层成像系统的几何校正方法
CN102711613A (zh) * 2010-01-13 2012-10-03 澳大利亚国立大学 计算断层摄影成像方法及系统
CN102525501A (zh) * 2010-11-22 2012-07-04 佳能株式会社 图像处理设备和图像处理方法
CN104334081A (zh) * 2012-06-05 2015-02-04 皇家飞利浦有限公司 X射线ct成像器的运动层分解校准
WO2017141345A1 (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社ニコン Ｘ線装置、ｘ線計測方法および構造物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019158534A (ja) 2019-09-19
DE102019001334A1 (de) 2019-09-12
CN110261416A (zh) 2019-09-20
US20190274654A1 (en) 2019-09-12
US11234670B2 (en) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110261416B (zh) 测量用x射线ct设备和断层图像生成方法
JP6735667B2 (ja) コンピュータ断層撮影の較正装置および方法
JP6131606B2 (ja) 放射線撮影装置およびそれにおける画像処理方法
US11478214B2 (en) Geometric calibration for cone beam CT using line fiducials
KR20120099082A (ko) 엑스선 이미지들 내의 마커 위치들로부터의 환자 모션 벡터들의 추출
JP6711410B2 (ja) 放射線断層撮影装置の撮像倍率校正方法
CN110057327A (zh) 测量用x射线ct装置及其防干扰方法
US9196064B2 (en) Image reconstruction method and device for tilted helical scan
CN110686624B (zh) 利用由x射线ct装置获得的投影像的尺寸测定方法
JP2004045212A (ja) コンピュータ断層撮影装置
CN110261415B (zh) 测量用x射线ct设备以及批量生产工件测量方法
US11346660B2 (en) Calibration method of x-ray measuring device
CN110327064A (zh) 源像距检测方法、装置及设备
US11344276B2 (en) Calibration method of x-ray measuring device
CN107233105B (zh) 一种用于ct图像重建的修正方法及修正系统
JP2002291726A (ja) Ｘ線回転撮影装置
US11573190B2 (en) Calibration method for X-ray measuring device
US10531845B2 (en) Systems and methods for image correction in an X-ray device
JP2019191721A (ja) 移動制御装置、移動制御方法および移動制御プログラム
JP2010014697A (ja) Ｘ線断層像撮影装置
JP2008145393A (ja) 核医学診断装置、核医学画像の回転中心補正用の測定治具及び核医学画像の回転中心補正方法
JP2023095304A (ja) Ｘ線計測装置の校正方法
CN115501500A (zh) 抖动偏移量确定方法、图像校准方法、设备、系统及介质
CN113963056A (zh) Ct图像重建方法、装置、电子设备以及存储介质
CN114332281A (zh) 一种图像重建方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant