CN112603346B - 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法 - Google Patents

一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112603346B
CN112603346B CN202011458637.7A CN202011458637A CN112603346B CN 112603346 B CN112603346 B CN 112603346B CN 202011458637 A CN202011458637 A CN 202011458637A CN 112603346 B CN112603346 B CN 112603346B
Authority
CN
China
Prior art keywords
projection image
pixel
deflection
axis
detector
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
CN202011458637.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112603346A (zh
Inventor
许琼
郑玉爽
魏存峰
刘双全
袁路路
魏龙
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.)
Institute of High Energy Physics of CAS
Original Assignee
Institute of High Energy Physics of CAS
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 Institute of High Energy Physics of CAS filed Critical Institute of High Energy Physics of CAS
Priority to CN202011458637.7A priority Critical patent/CN112603346B/zh
Publication of CN112603346A publication Critical patent/CN112603346A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112603346B publication Critical patent/CN112603346B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582Calibration
    • A61B6/585Calibration of detector units

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法,包括:获取由射线源对被测物和标记物同时进行照射使得探测器上形成的包含两物图案的实际投影图像,其中,标记物为中心轴与系统旋转轴线重合的圆柱体;根据标记物的尺寸与标记物在系统中的相对位置,由计算机模拟得到在探测器不偏转情况下产生的包含标记物图案的理想投影图像;根据实际投影图像中标记物图案一端的两角点分别到偏转轴线的距离、以及理想投影图像中标记物图案中与该两角点相对应的两角点分别到偏转轴线的距离获得探测器偏转的程度;根据探测器偏转的程度对实际投影图像进行校正,以获得校正投影图像。采用该校正方法进行校正后,CT成像更加清楚。

Description

一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法
技术领域
本发明总体来说涉及一种电子计算机断层扫描技术,具体而言,涉及一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法。
背景技术
在CT(Computed Tomography,电子计算机断层扫描)成像系统进行数据采集时,射线源与旋转中心的连线应始终保持与探测器平面垂直。然而,当设备机械系统老化造成机械运动精度下降,以及在机械臂CT等非机架成像系统中,这种垂直关系常常不能得到很好的满足。
例如,对于物品旋转的CT成像系统,扫描过程中转台在旋转平面上的晃动,会导致射线源与探测器中心的连线不互相垂直;以及,在探测器和射线源独立运动的机械臂CT成像系统中,尽管射线源和探测器的运动轨迹坐标可以通过预设和机械臂的位置反馈系统得知,但这种垂直关系在采集过程中却不一定能够稳定保持。这种垂直关系的失效,也称为探测器偏转。在所有影响成像质量的几何因素中,探测器偏转带来的等效探测器中心位置的偏移(常称为offset)是造成重建误差最大的因素。微小的偏转就会带来图像分辨率的下降,稍大的偏转会带来图像伪影,影响成像准确性。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法,用于包括射线源和探测器的CT成像系统,所述系统进行扫描成像时所述射线源和所述探测器围绕旋转轴线转动,所述方法包括:
获取由所述射线源对被测物和标记物同时进行照射使得所述探测器上形成的包含被测物图案和标记物图案的实际投影图像,其中,所述标记物为圆柱体,所述圆柱体的中心轴与所述系统旋转轴线重合;
根据所述标记物的尺寸与所述标记物在所述系统中的相对位置,由计算机模拟得到在所述探测器不偏转情况下产生的包含标记物图案的理想投影图像;
获取所述实际投影图像中标记物图案一端的第一角点和第二角点分别到所述探测器的偏转轴线的距离;
根据所述第一角点和所述第二角点分别到所述偏转轴线的距离、所述探测器中心到所述射线源的距离、所述理想投影图像中标记物图案中与所述第一角点相对应的第三角点到偏转轴线的距离以及所述理想投影图像中标记物图案中与所述第二角点相对应的第四角点到所述偏转轴线的距离获得探测器偏转的程度;
根据所述探测器偏转的程度对所述实际投影图像进行校正,以获得校正投影图像。
根据本发明的一个实施例,通过以下两个算式来计算出探测器偏转的程度:
Figure BDA0002830383250000021
Figure BDA0002830383250000022
其中,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,od1为所述第一角点到所述偏转轴线的距离,od2为所述第二角点到所述偏转轴线的距离,od′1为所述第三角点到所述偏转轴线的距离,od′2为所述第四角点到所述偏转轴线的距离,sdd为所述探测器的中心到所述射线源的距离。
根据本发明的一个实施例,根据所述探测器偏转的程度对所述实际投影图像进行校正,以获得校正投影图像,包括:
在所述实际投影图像中建立一个xy轴直角坐标系,其中,x轴平行于所述实际投影图像的像素横行的排布方向,y轴平行于所述实际投影图像的像素纵列的排布方向;
建立空校正投影图像,为所述空校正投影图像建立xy直角坐标系,其中,x轴平行于所述空校正投影图像的像素横行的排布方向,y轴平行于所述空校正投影图像的像素纵列的排布方向,坐标原点在所述空校正投影图像中的位置与在实际投影图像中的位置相同,所述空校正投影图像在y轴方向上的像素行数等于所述实际投影图像在y轴方向上的像素行数,所述空校正投影图像在x轴方向上的像素列数等于所述实际投影图像在x轴方向上的像素列数;
计算出所述空校正投影图像中的每个像素在探测器偏转相同程度后在所述实际投影图像中的偏转位置;
根据每个偏转位置来确定所述实际投影图像中与该偏转位置在x轴方向上相邻的两个像素;
根据每个偏转位置、与该偏转位置相对应的两相邻像素的位置、以及该两相邻像素的像素值,采用插值法计算出每个偏转位置处的像素值;
将每个偏转位置处的像素值赋予所述空校正投影图像中与每个偏转位置相对应的像素点以获得所述校正投影图像。
根据本发明的一个实施例,根据每个偏转位置来确定所述实际投影图像中与该偏转位置在x轴方向上相邻的两个像素,包括:
计算出所述实际投影图像中每个偏转位置对应的像素列数;
对每个偏转位置对应的像素列数取整后的整数作为第一相邻像素的列数,将该整数加一后得到的值作为第二相邻像素的列数,第一相邻像素和第二相邻像素的行数为每个偏转位置所对应的校正投影图像像素的行数。
根据本发明的一个实施例,
采用下列算式计算出所述校正投影图像中的像素所对应的偏转位置的x轴坐标:
Figure BDA0002830383250000031
其中,Xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素的x轴坐标值,xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标值,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,sdd为所述探测器的中心到所述射线源的距离。
根据本发明的一个实施例,采用下列算式计算出实际投影图像中每个偏转位置对应的像素列数:
Figure BDA0002830383250000041
其中,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数,icenter为坐标原点所在的像素列数,xab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标值,dx为像素在x轴方向的单位长度。
根据本发明的一个实施例,第一相邻像素的列数通过下列算式计算:
mab=[jab]
mab为第一相邻像素的列数,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第二相邻像素的列数通过下列算式计算:
nab=[jab]+1
nab为第二相邻像素的列数,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第一相邻像素和第二相邻像素的行数都是b行。
根据本发明的一个实施例,采用下列算式计算出每个偏转位置处的像素值:
Figure BDA0002830383250000042
其中,Vab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素值,xm为该偏转位置对应的第一相邻像素的x轴坐标,vm为该第一相邻像素的像素值,xn为该偏转位置对应的第二相邻像素的x轴坐标,vn为该第一相邻像素的像素值。
根据本发明的一个实施例,所述实际投影图像为所述标记物放置在成像区域内的一指定位置时,所述射线源同时对所述被测物和所述标记物进行照射,由所述探测器获得的探测图像,其中,所述被测物放置在所述成像区域内且所述被测物位于所述标记物在沿所述旋转轴线延伸方向的一端。
根据本发明的一个实施例,所述标记物与所述被测物放置在所述系统的成像区域内的不同的层。
由上述技术方案可知,本发明的一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法的优点和积极效果在于:
在对实际投影图像进行校准后,得到校正投影图像,该校正投影图像对实际投影图像的偏转进行的校正,并一同校正了其中的被测物图案,被校正后的被测物图案更加接近于探测器在理想状况下所获得的图案。CT成像系统将多张不同成像角度下的被校正后的包含被测物图案的投影图像进行重建所获得物体的立体图像更加清晰。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明,本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解,并非一定是按比例绘制。在附图中,同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中:
图1是根据一示例性实施方式示出的一种CT成像系统的结构示意图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种探测器偏转的示意图。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种校正方法的流程图。
图4是根据一示例性实施方式示出的一种实际投影图像的示意图。
图5是根据一示例性实施方式示出的一种偏转角计算的原理图。
图6是根据一示例性实施方式示出的一种插值法校正的原理图。
图7是探测器偏转未校正时现有CT成像系统重建结果的示意图。
图8是根据一示例性实施方式示出的探测器偏转被校正时CT成像系统重建结果的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。
图1显示了本实施例中的一种CT成像系统100的结构。该CT成像系统100包括射线源1、探测器2和机械结构(图1中未示出)。射线源1和探测器2在机械结构带动下同步绕一旋转轴线5转动。射线源1和探测器2分别设置在旋转轴线5的相对两侧。射线源1为点源。射线源1可以发出穿透力较强的X射线。物体设置在射线源1和探测器2之间,射线源1向探测器2方向发射射线,射线穿过物体后发生衰减并最后被探测器2所接收,因此这些射线能在探测器2的探测面21上形成包含物体图案的投影图像。探测器2和射线源1每绕旋转轴线5转动一定角度,射线源1发射一次射线来获得一幅物体投影图像,这样能获得从不同角度照射的物体投影图像。CT成像系统100能将这些不同照射角度下的物体投影图像进行重建来获得物体的立体图像。
探测器2的探测面21为一平面,探测面21的中心为探测中心23。射线源1与探测中心23的连线与旋转轴线5相交,且相互垂直。探测器2还能绕一偏转轴线7转动。该偏转轴线7过该探测中心23且平行于旋转轴线5。
参照图2,在理想状态下,探测器2的探测面22正对射线源1,即探测中心23与射线源1之间的连线始终垂直于探测面22。但在现实情况下,探测器2能绕偏转轴线7转动,在运动精度不高的情况下,由于探测器2绕偏转轴线7偏转而使得探测器2的探测面21不能正对射线源1,即探测中心23与射线源1之间的连线不垂直于探测面21,理想状态下的探测面22与现实情况下的探测面21之间很可能会存在偏转角θ。
图3为一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法的流程图。该校正方法用于对实际投影图像进行校正,使得被校正后的投影图像更加接近于在理想状态下探测器2所测得的结果。该校正方法包括步骤S1~S4。
步骤S1:参照图4,采用射线源1对被测物4和标记物3同时进行照射以在探测器2上形成包含被测物图案62和标记物图案61的实际投影图像6,其中,标记物3为与旋转轴线5同轴设置的圆柱体;步骤S1包括步骤S11~步骤S12。
步骤S11:将圆柱形的标记物3放置到成像区域内的一个指定位置,标记物3处于指定位置时与旋转轴线5同轴,将被测物4放置在成像区域内且被测物4位于标记物3的一端;
标记物3为圆柱结构。标记物3的直径可以远大于其高度,但不要超过探测器的可成像范围。标记物3的中轴线与旋转轴线5重合。标记物3具有相对的两端。被测物4放置在靠近两端中任意一端的位置。
步骤S12:射线源1同时对被测物4和标记物3进行照射,探测器2测得实际投影图像6,该实际投影图像6中包含被测物图案62和标记物图案61;
由于标记物3为圆柱形,且与旋转轴线5同轴设置,射线源1从标记物3任意一侧进行拍摄获得的标记物图案61均为一大致矩形形状。
步骤S2:理想投影中标记物图案可通过计算机模拟得到,根据射线源1、标记物3和探测面22三者的相对位置以及标记物3的形状大小来模拟射线源1照射标记物3而在探测面22上所形成的标记物图案。
步骤S3:获取实际投影图像中标记物图案61一端的第一角点和第二角点分别到偏转轴线7的距离。
在该步骤中,由于所获得的实际投影图像中标记物图案61为一大致矩形,对标记物图案61进行图像角点特征识别可以识别出标记物图案61的每个角点。在本实施例中,对标记物图案61进行图像角点特征识别的方法为Harris角点检测方法。
参照图4,标记物图案61同样具有相对的两端,标记物图案61的上下两边分别与标记物3的两个圆形端面相对应。标记物图案61的每一端均具有两个角点。如图4所示,标记物图案61的一端的两个角点分别是角点d1、d2,另一端的两个角点分别是角点d3、d4。在本步骤中,可以选取角点d1、d2分别作为第一角点和第二角点,也可以选取角点d3、d4分别作为第一角点和第二角点。
在本实施例中,将角点d1和d2分别作为第一角点和第二角点。在选取第一角点和第二角点后,根据第一角点和第二角点与偏转轴线7的相对位置来获得第一角点和第二角点到偏转轴线7的距离。由于第一角点和第二角点之间的连线与偏转轴线7垂直,可以是先计算第一角点和第二角点的连线与偏转轴线7之间的交点分别到第一角点和第二角点的距离,再将交点分别到第一角点和第二角点的距离分别作为第一角点和第二角点分别到偏转轴线7的距离。
步骤S4:根据该第一角点和该第二角点分别到偏转轴线7的距离、探测中心23到射线源1的距离、理想投影图像中标记物图案中与该第一角点相对应的第三角点到偏转轴线7的距离以及理想投影图像中标记物图案中与该第二角点相对应的第四角点到偏转轴线7的距离来计算出探测器2偏转的程度。
在本步骤中,探测中心23到射线源1的距离、理想投影图像中标记物图案中与该第一角点相对应的第三角点到偏转轴线7的距离以及理想投影图像中标记物图案中与该第二角点相对应的第四角点到偏转轴线7的距离均已知量。
理想投影图像中标记物图案是假设探测器2处于理想状态下(即探测中心23与射线源1之间的连线垂直于探测面22时)对标记物进行照射,标记物3在探测面22上形成的投影图像。在此过程中,标记物3与实际照射过程中获得标记物实际图案61时处于同一指定位置。
该理想投影中标记物图案通过计算机模拟到,根据射线源1、标记物3和探测面22三者的相对位置以及标记物3的形状大小来模拟射线源1照射标记物3而在探测面22上所形成的标记物图案。
理想投影图像中标记物图案也是大致的矩形,其第三角点与实际投影图像中标记物图案61的第一角点相对应,两者都是标记物3上同一点的投影。理想投影图像中标记物图案中的第四角点与实际投影图像中标记物实际图案61的第二角点相对应,两者都是标记物3上同一点的投影。第三角点和第四角点位于理想投影图像中标记物图案的一端的边缘上,且这一端与实际投影图像中标记物图案61上具有第一角点和第二角点的一端相对应。
参照图5,在本实施例中,可以通过以下两个算式来计算出探测器2偏转的程度:
Figure BDA0002830383250000091
Figure BDA0002830383250000092
其中,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,od1为第一角点到偏转轴的距离,od2为第二角点到偏转轴的距离,od1'为第三角点到偏转轴的距离,od2'为第四角点到偏转轴的距离,sdd为探测中心23到射线源1的距离。
步骤S5:根据探测器2偏转的程度对实际投影图像6进行校正,以获得校正投影图像。步骤S5包括步骤S51~S56;
步骤S51:在实际投影图像6中建立一个xy轴直角坐标系,其中,x轴平行于实际投影图像6的像素横行的排布方向,y轴平行于实际投影图像6的像素纵列的排布方向。
在本实施例中,xy轴直角坐标系具有x轴、y轴和原点。坐标原点可以位于实际投影图像6的中央位置,且与探测中心23重合。x轴平行于实际投影图像6的像素横行的排布方向,且与偏转轴线7垂直。y轴平行于实际投影图像6的像素纵列的排布方向,且与偏转轴线7重合。
步骤S52:建立空校正投影图像,为该校正投影图像建立xy直角坐标系,其中,x轴平行于空校正投影图像的像素横行的排布方向,y轴平行于空校正投影图像的像素纵列的排布方向,坐标原点在校正投影图像中的位置与在实际投影图像6中的位置相同,该校正投影图像在y轴方向上的像素行数等于实际投影图像6在y轴方向上的像素行数,该校正投影图像在x轴方向上的像素列数等于实际投影图像6在x轴方向上的像素列数。
xy直角坐标系的坐标原点可以是在空校正投影图像正中间,空校正投影图像初始化为一张空白图像,该空校正投影图像的图片分辨率等于实际投影图像6的图片分辨率。
校正投影图像中所建立的xy直角坐标系与实际投影图像6中建立的xy直角坐标系的坐标轴的单位长度相同。
步骤S53:计算出校正投影图像中的每个像素在探测器2偏转相同程度后在实际投影图像6中的位置;
像素通常为一个方块。在这里,将像素当做一个质点,像素的所在位置为像素(方块)中心所处的位置。校正投影图像中的位于第a列,第b行像素的坐标可以用其像素中心在xy直角坐标系上的坐标(Xab,Yab)表示。
参照图6,原本应该落入在校正投影图像的中第a列,第b行的像素点上的射线记为S,在实际照射过程中,由于探测器2的探测面21绕偏转轴线7偏转,并在x轴方向上偏离预定位置,该射线S落入到了实际投影图像第b行坐标为(xab,yab)的位置。该坐标(xab,yab)即为校正投影图像中坐标为(Xab,Yab)的的像素所对应的偏转位置。因此,需要计算偏转位置(xab,yab)中的x轴坐标xab
在本实施例中,采用下列算式计算出xab:
Figure BDA0002830383250000101
其中,Xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素的x轴坐标值,xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,sdd为探测中心23到射线源1的距离。
步骤S54:根据每个偏转位置来确定实际投影图像6中与该偏转位置在x轴方向上相邻的两个像素;
步骤S54包括步骤S541和步骤S542。
步骤S541:计算出实际投影图像6中每个偏转位置对应的像素列数;
Figure BDA0002830383250000102
其中,jab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数,icenter为坐标原点所在的像素列数,xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标,dx为像素在x轴方向的单位长度。
S542:对每个偏转位置对应的像素列数取整后的整数作为第一相邻像素的列数,将该整数加一后得到的值作为第二相邻像素的列数,第一相邻像素和第二相邻像素的行数为每个偏转位置所对应的校正投影图像像素的行数;
第一相邻像素的列数通过下列算式计算:
mab=[jab]
mab为第一相邻像素的列数,jab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第二相邻像素的列数通过下列算式计算:
nab=[jab]+1
nab为第二相邻像素的列数,jab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第一相邻像素和第二相邻像素的行数都是b行。
步骤S55:根据每个偏转位置、与该偏转位置相对应的两相邻像素的位置、以及该两相邻像素的像素值,采用插值法计算出每个偏转位置处的像素值;
每个偏转位置在实际投影图像6中对应两个相邻像素,即第一相邻像素和第二相邻像素,该第一相邻像素和该第二相邻像素的行数和列数都已知。因此,可以根据行列数在实际投影图像6中查找到第一相邻像素和第二相邻像素,并获得实际投影图像6中第一相邻像素和第二相邻像素的像素值,以及第一相邻像素和第二相邻像素的坐标。
在本实施例中,可以采用下列算式计算出每个偏转位置出的像素值:
Figure BDA0002830383250000111
其中,Vab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素值,xm为该偏转位置对应的第一相邻像素的x轴坐标,vm为该第一相邻像素的像素值,xn为该偏转位置对应的第二相邻像素的x轴坐标,vn为该第一相邻像素的像素值。
步骤S56:将每个偏转位置处的像素值赋予空校正投影图像中与每个偏转位置相对应的像素点以获得校正投影图像。
将Vab的值赋予给校正投影图像中第a列、第b行像素。这样,每个像素都被赋予一个像素值,从而得到校正投影图像。该校正投影图像对探测器偏转时得到的实际投影图像6进行校正,即一同校正了被测物图案62,被校正后的被测物图案62更加接近于探测器2在理想状况下所获得的图案。CT成像系统将多张被校正后的包含被测物图案的投影图像进行重建所获得被测物的立体图像更加清晰。图7为现有的CT成像系统对多张未被校正的包含被测物图案的实际投影图像进行重建所获得的被测物的立体图像的一剖视图,而图8为本实施例中的CT成像系统100对多张校正后的包含被测物图案的投影图像进行重建所获得的被测物的立体图像的一剖视图,图8明显比图7更加清晰。
尽管已经参照某些实施例公开了本发明,但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下,可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此,应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例,其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。

Claims (10)

1.一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法,其特征在于,用于包括射线源和探测器的CT成像系统,所述系统进行扫描成像时所述射线源和所述探测器围绕系统旋转轴线转动,所述方法包括:
获取由所述射线源对被测物和标记物同时进行照射使得所述探测器上形成的包含被测物图案和标记物图案的实际投影图像,其中,所述标记物为圆柱体,所述圆柱体的中心轴与所述系统旋转轴线重合;
根据所述标记物的尺寸与所述标记物在所述系统中的相对位置,由计算机模拟得到在所述探测器不偏转情况下产生的包含标记物图案的理想投影图像;
获取所述实际投影图像中标记物图案一端的第一角点和第二角点分别到所述探测器的偏转轴线的距离;
根据所述第一角点和所述第二角点分别到所述偏转轴线的距离、所述探测器中心到所述射线源的距离、所述理想投影图像中标记物图案中与所述第一角点相对应的第三角点到偏转轴线的距离以及所述理想投影图像中标记物图案中与所述第二角点相对应的第四角点到所述偏转轴线的距离获得探测器偏转的程度;
根据所述探测器偏转的程度对所述实际投影图像进行校正,以获得校正投影图像。
2.如权利要求1所述的校正方法,其特征在于,通过以下两个算式来计算出探测器偏转的程度:
Figure FDA0002830383240000011
Figure FDA0002830383240000012
其中,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,od1为所述第一角点到所述偏转轴线的距离,od2为所述第二角点到所述偏转轴线的距离,od1'为所述第三角点到所述偏转轴线的距离,od2'为所述第四角点到所述偏转轴线的距离,sdd为所述探测器的中心到所述射线源的距离。
3.如权利要求1所述的校正方法,其特征在于,根据所述探测器偏转的程度对所述实际投影图像进行校正,以获得校正投影图像,包括:
在所述实际投影图像中建立一个xy轴直角坐标系,其中,x轴平行于所述实际投影图像的像素横行的排布方向,y轴平行于所述实际投影图像的像素纵列的排布方向;
建立空校正投影图像,为所述空校正投影图像建立xy直角坐标系,其中,x轴平行于所述空校正投影图像的像素横行的排布方向,y轴平行于所述空校正投影图像的像素纵列的排布方向,坐标原点在所述空校正投影图像中的位置与在实际投影图像中的位置相同,所述空校正投影图像在y轴方向上的像素行数等于所述实际投影图像在y轴方向上的像素行数,所述空校正投影图像在x轴方向上的像素列数等于所述实际投影图像在x轴方向上的像素列数;
计算出所述空校正投影图像中的每个像素在探测器偏转相同程度后在所述实际投影图像中的偏转位置;
根据每个偏转位置来确定所述实际投影图像中与该偏转位置在x轴方向上相邻的两个像素;
根据每个偏转位置、与该偏转位置相对应的两相邻像素的位置、以及该两相邻像素的像素值,采用插值法计算出每个偏转位置处的像素值;
将每个偏转位置处的像素值赋予所述空校正投影图像中与每个偏转位置相对应的像素点以获得所述校正投影图像。
4.如权利要求3所述的校正方法,其特征在于,根据每个偏转位置来确定所述实际投影图像中与该偏转位置在x轴方向上相邻的两个像素,包括:
计算出所述实际投影图像中每个偏转位置对应的像素列数;
对每个偏转位置对应的像素列数取整后的整数作为第一相邻像素的列数,将该整数加一后得到的值作为第二相邻像素的列数,第一相邻像素和第二相邻像素的行数为每个偏转位置所对应的校正投影图像像素的行数。
5.如权利要求4所述的校正方法,其特征在于,
采用下列算式计算出所述校正投影图像中的像素所对应的偏转位置的x轴坐标:
Figure FDA0002830383240000021
其中,Xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素的x轴坐标值,xab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标值,sinθ为偏转角θ的正弦值,cosθ为偏转角θ的余弦值,sdd为所述探测器的中心到所述射线源的距离。
6.如权利要求5所述的校正方法,其特征在于,采用下列算式计算出实际投影图像中每个偏转位置对应的像素列数:
Figure FDA0002830383240000031
其中,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数,icenter为坐标原点所在的像素列数,xab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置的x轴坐标值,dx为像素在x轴方向的单位长度。
7.如权利要求6所述的校正方法,其特征在于,第一相邻像素的列数通过下列算式计算:
mab=[jab]
mab为第一相邻像素的列数,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第二相邻像素的列数通过下列算式计算:
nab=[jab]+1
nab为第二相邻像素的列数,jab为所述校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素列数;
第一相邻像素和第二相邻像素的行数都是b行。
8.如权利要求6所述的校正方法,其特征在于,采用下列算式计算出每个偏转位置处的像素值:
Figure FDA0002830383240000032
其中,Vab为校正投影图像中第a列、第b行的像素所对应的偏转位置对应的像素值,xm为该偏转位置对应的第一相邻像素的x轴坐标,vm为该第一相邻像素的像素值,xn为该偏转位置对应的第二相邻像素的x轴坐标,vn为该第二相邻像素的像素值。
9.如权利要求1所述的校正方法,其特征在于,所述实际投影图像为所述标记物放置在成像区域内的一指定位置时,所述射线源同时对所述被测物和所述标记物进行照射,由所述探测器获得的探测图像,其中,所述被测物放置在所述成像区域内且所述被测物位于所述标记物在沿所述旋转轴线延伸方向的一端。
10.如权利要求9所述的校正方法,其特征在于,所述标记物与所述被测物放置在所述系统的成像区域内的不同的层。
CN202011458637.7A 2020-12-11 2020-12-11 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法 Active CN112603346B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011458637.7A CN112603346B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011458637.7A CN112603346B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112603346A CN112603346A (zh) 2021-04-06
CN112603346B true CN112603346B (zh) 2022-06-07

Family

ID=75233330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011458637.7A Active CN112603346B (zh) 2020-12-11 2020-12-11 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112603346B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113570710B (zh) * 2021-08-09 2022-08-12 上海优医基医疗影像设备有限公司 一种具有c型臂抖动校正的三维成像系统及方法
CN117848288B (zh) * 2024-03-06 2024-06-04 苏州一目万相科技有限公司 角度的测量方法、测量装置和x射线工业无损检测设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10092257B2 (en) * 2014-10-27 2018-10-09 Rensselaer Polytechnic Institute Dynamic bowtie filter for cone-beam/multi-slice CT
CN104764756B (zh) * 2015-03-30 2017-05-31 清华大学 锥束ct成像系统的标定方法
CN107348968B (zh) * 2017-08-07 2023-08-11 泰山医学院 一种锥形束ct通用的高精度体模
CN109452950A (zh) * 2018-12-29 2019-03-12 上海联影医疗科技有限公司 一种模体及成像设备的几何标记方法
CN113423342B (zh) * 2019-02-14 2024-09-10 棱镜传感器公司 x射线成像系统的校准

Also Published As

Publication number Publication date
CN112603346A (zh) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7016456B2 (en) Method and apparatus for calibrating volumetric computed tomography systems
US7950849B2 (en) Method and device for geometry analysis and calibration of volumetric imaging systems
CN106667512B (zh) X射线成像设备的几何校正方法、乳腺断层成像设备
US20200085404A1 (en) Geometric calibration for cone beam ct using line fiducials
CN106994023B (zh) 锥形束计算机断层成像系统的几何参数确定方法
CN112603346B (zh) 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法
US20100046718A1 (en) Assigning x-ray markers to image markers imaged in the x-ray image
JP4415762B2 (ja) 断層撮影装置
US20150260859A1 (en) Method and device for correcting computed tomographiy measurements, comprising a coordinate measuring machine
US12005273B2 (en) Calibration method, device and storage medium of radiotherapy equipment
CN110353713A (zh) 几何校正模体、重建图像几何参数的确定方法和装置
US20130230150A1 (en) Measurement arrangement for a computed tomography scanner
CN107796834B (zh) 一种正交电子直线扫描cl成像系统及方法
US11402524B2 (en) Geometric calibration of X-ray imaging systems
WO2018126335A1 (zh) 基于小球模体的锥束ct系统几何参数评价及校正方法
CN115836875A (zh) 校正方法及系统
CN105319225B (zh) 一种实现板状样品高分辨率大视野cl成像的扫描方法
CN113876346B (zh) 一种倾斜图像的迭代校正方法
Duan et al. Knowledge-based self-calibration method of calibration phantom by and for accurate robot-based CT imaging systems
CN110517330B (zh) 一种偏置扫描模式下的工业锥束ct重建方法
JP7166964B2 (ja) π線最適化を使用するコンピュータ断層撮影投影の幾何学的整合、被検体動き補正および強度正規化
Blumensath et al. Calibration of robotic manipulator systems for cone-beam tomography imaging
CN111736235A (zh) Ct设备的几何参数标定件及标定方法
CN108364325A (zh) 规则样品x射线ct投影图位置平移偏差检测及校正方法
Aloisi et al. Characterization of the effects of detector angular misalignments and accuracy enhancement of x-ray CT dimensional measurements

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