CN113240766A - 锥形束ct系统的几何参数获取方法及获取系统 - Google Patents

锥形束ct系统的几何参数获取方法及获取系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种锥形束CT系统的几何参数获取方法，包括：将包括两个标定目标的标定模体设置于CT系统的图像采集区域；对两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像；获取每张图像中的两个标定目标像的位置信息；基于每张图像中的两个标定目标像的位置信息以及两个标定目标的间距，获得缩放系数的函数；至少基于缩放系数的函数以及多个几何参数建立多个约束方程；以及对多个约束方程进行拟合求解，获取各个几何参数的值。本公开还提供了锥形束CT系统的几何参数获取系统、电子设备及存储介质。

Description

锥形束CT系统的几何参数获取方法及获取系统
技术领域
本公开属于CT技术领域，本公开尤其涉及一种锥形束CT系统的几何参数获取方法及获取系统。
背景技术
锥形束CT(CBCT)最常用的重建算法是FDK滤波反投影算法，该算法要求CT机的扫描轨道是一个完美的圆轨道，重建算法依据圆轨道的相关几何参数，确定射源、探测器、旋转轴、成像区域之间的几何关系，从而可以得出最后的三维体数据重建结果。
这些参数包括射源与探测器之间的距离(SID)，射源与旋转轴之间的距离(SAD)，探测器水平方向偏置(uOffset)，探测器竖直方向偏置(vOffset)，射源水平方向偏置(ySrcOffset)，射源竖直方向偏置(zSrcOffset)等。
直接通过物理测量的方法获得这些几何参数难度较大。一方面，由于CT回转半径较大，涉及到旋转轴的精确测量相当困难；另一方面，这些参数的精确度要求都在亚毫米级别，而类似于点(射源)到面(探测器)的距离等参数直接测量基本不可能达到这个精度。所以，物理测量的方法只能提供一个粗略的几何参数。现有技术的方法中，有些几何校正算法会基于一个尽量精确的几何参数，拍摄特定的模体，通过拍摄结果对这些几何参数做一个补偿，从而获得相对正确的几何关系。
基于补偿的算法尽管在某些场景下能够获得较好的效果，但补偿只是对真实几何参数的修正，并不是真正获得了几何参数。这就十分依赖于系统本身的机械结构足够精确，如果系统圆轨道不是足够精确，基于补偿的算法的误差就会越大。另一方面，这种修正依赖于校正模体的摆放，有些算法可能会需要已知模体和CT机械之间的相对位置，这也增加了模体摆放和测量的难度。
现有技术中还有一些几何校正方案通过将几何参数设为最优化变量，采用优化迭代算法对重建结果进行最优化，从而生成最终的几何参数。将敏感几何参数设为优化参数的优化算法，需要依据重建结果来进行优化。而重建过程耗时很长，这会导致优化算法的速度非常慢。另一方面，优化的目标函数依赖于恰当地评估重建结果的准确性，而目前很难有一个非常适合的衡量标准来确定重建结果是否足够准确，这也会导致优化的结果不够准确。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，提供一种锥形束CT系统的几何参数获取方法及获取系统。
根据本公开的一个方面，提供一种锥形束CT系统的几何参数获取方法，包括：
将标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，所述标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于锥形束CT系统的旋转轴；
同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕所述旋转轴同步转动，以对所述两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；
获取所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及，
对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，所述标定目标为标定点或者标定球。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，所述两个标定目标的连线与所述旋转轴不重合。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，所述第一标定目标与所述第二标定目标为具有相同尺寸的圆球。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，所述标定模体为圆柱筒体，所述两个标定目标沿竖直方向设置在圆柱筒体的壁上。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，对两个标定目标的连线与所述旋转轴之间的距离进行设置，使得在同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕所述旋转轴同步转动并对所述两个标定目标进行图像采集的过程中，射源以及探测器旋转一周共采集N0张图像，其中，N0张图像中包括两个标定目标的图像的数量为N张，使得N>N0/2，从N张图像中提取连续的N0/2张图像作为所述多张包括两个标定目标的图像。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，还包括，建立空间坐标系，空间坐标系的x方向为从旋转轴垂直于探测器所在平面的方向，y方向为平行于探测器所在平面的方向，且与探测器的水平轴平行，空间坐标系的z方向为竖直方向，且与探测器的纵向轴平行，将空间坐标系的z轴的0值设置在探测器的竖直方向的中心上，使得探测器竖直方向偏置为0。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，多个所述几何参数包括：射源与旋转轴距离(SAD)、射源与探测器距离(SID)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、射源竖直方向偏置(zSrcOffset)以及探测器水平方向偏置(uOffset)。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息以及两个标定目标的间距(h)获得缩放系数的函数(m)，包括：
至少通过快速傅里叶变换获得所述函数的参数。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，包括：
对于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像，至少基于所述函数的值、该图像的成像角度、两个标定目标的连线与所述旋转轴的距离(r)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、探测器水平方向偏置(uOffset)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于所述函数的参数、所述射源与旋转轴距离(SAD)以及所述射源与探测器距离(SID)建立一个约束方程。
根据本公开的至少一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于所述函数的参数、所述射源与探测器距离(SID)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程。
根据本公开的另一个方面，提供一种锥形束CT系统的几何参数获取系统，包括：
标定模体，将所述标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，所述标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于所述锥形束CT系统的旋转轴，其中，所述锥形束CT系统的射源以及探测器能够被同步驱动并绕旋转轴同步转动，以对所述两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；以及，
处理装置，所述处理装置获取所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量，对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
根据本公开的又一个方面，提供一种锥形束CT系统的几何参数获取方法，包括：
获取多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及，
对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；以及，
处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行上述的方法。
根据本公开的再一个方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现上述的方法。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的流程示意图。
图2是根据本公开的又一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的流程示意图。
图3是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之一。
图4是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之二。
图5是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之三。
图6是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之四。
图7是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之五。
图8是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取系统的结构示意图。
图9是根据本公开的一个实施方式的电子设备形式的处理装置的结构示意图。
图10为具有两个标定目标的标定模体的投影图。
附图标记说明
300 几何参数获取系统
301 射源
302 探测器
303 第一支撑装置
305 第二支撑装置
307 显示装置
308 驱动装置
310 处理装置
3002 位置信息获取模块
3004 缩放系数获取模块
3006 约束方程建立模块
3008 拟合求解模块
3100 总线
3200 处理器
3300 存储器
3400 其他电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上“、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
图1是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的流程示意图。图2是根据本公开的又一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的流程示意图。图3是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之一。图4是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之二。图5是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之三。图6是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之四。图7是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法的用于建立约束方程的几何关系示意图之五。图8是根据本公开的一个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取系统的结构示意图。图9是根据本公开的一个实施方式的电子设备形式的处理装置的结构示意图。
下文结合图1至图9对本公开的锥形束CT系统的几何参数获取方法、锥形束CT系统的几何参数获取系统进行详细说明。
根据本公开的一个实施方式，如图1所示，锥形束CT系统的几何参数获取方法100，包括：
102、将标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于锥形束CT系统的旋转轴；
104、同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕旋转轴同步转动，以对两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；
106、获取多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
108、至少基于多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
110、至少基于缩放系数的函数(m)以及多个几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及，
112、对多个约束方程进行拟合求解，获取多个几何参数中的各个几何参数的值。
其中，射源可以为X射线源，探测器可以为X射线平板探测器。
对于上述实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，其中，标定目标优选为标定点或者标定球。
标定点可以是设置在标定模体上的标定点，标定球可以是设置在标定模体上的标定球。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，两个标定目标的连线与旋转轴不重合。
优选地，两个标定目标的连线与旋转轴平行。
根据本公开的优选实施方式，两个标定目标即第一标定目标与第二标定目标为具有相同尺寸的圆球或者圆珠。
其中，标定球优选为钢珠或者其他金属材质的球体。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，标定模体为圆柱筒体，两个标定目标沿竖直方向设置在圆柱筒体的壁上。
参考图8，图8示例性地示出了锥形束CT系统的几何参数获取系统的标定模体以及设置在标定模体上的两个标定目标。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，对两个标定目标的连线与旋转轴之间的距离进行设置，使得在同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕旋转轴同步转动并对两个标定目标进行图像采集的过程中，射源以及探测器旋转一周共采集N0张图像，其中，N0张图像中包括两个标定目标的图像的数量为N张，使得N>N0/2，从N张图像中提取连续的N0/2张图像作为多张包括两个标定目标的图像。其中，N0及N均为自然数。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，还包括，建立空间坐标系，空间坐标系的x方向为从旋转轴垂直于探测器所在平面的方向，y方向为平行于探测器所在平面的方向，且与探测器的水平轴(即u轴)平行，空间坐标系的z方向为竖直方向，且与探测器的纵向轴(即v轴)平行，将空间坐标系的z轴的0值设置在探测器的竖直方向的中心上，使得探测器竖直方向偏置为0(即保证vOffset＝0)。
对于上述实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，多个几何参数包括：射源与旋转轴距离(SAD)、射源与探测器距离(SID)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、射源竖直方向偏置(zSrcOffset)以及探测器水平方向偏置(uOffset)。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，至少基于多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息以及两个标定目标的间距(h)获得缩放系数的函数(m)，包括：
至少通过快速傅里叶变换获得函数的参数。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，至少基于缩放系数的函数(m)以及多个几何参数建立多个约束方程，包括：
对于多张包括两个标定目标的图像中的每张图像，至少基于函数的值、该图像的成像角度、两个标定目标的连线与旋转轴的距离(r)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、探测器水平方向偏置(uOffset)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程。
其中，成像角度为CT系统的初始角度(ang)与旋转角度之和。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，至少基于缩放系数的函数(m)以及多个几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于函数的参数、射源与旋转轴距离(SAD)以及射源与探测器距离(SID)建立一个约束方程。
对于上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法100，优选地，至少基于缩放系数的函数(m)以及多个几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于函数的参数、射源与探测器距离(SID)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程。
下文结合图3至图7对上述各个实施方式的约束方程的建立进行说明。
根据本公开的优选实施方式，如图3所示，设钢珠B和钢珠C之间的间距为h，D、E分别为钢珠B和钢珠C在探测器上的成像。
根据几何关系可以建立以下约束方程：
Figure BDA0003089461830000111
pv1为钢珠B的纵向坐标，pu1为钢珠B的横向坐标，pv2为钢珠C的纵向坐标，pu2为钢珠C的横向坐标。因为钢珠所在直线与旋转轴平行，那么pu1-pu2＝0，实际上，因为误差的存在，只要差值足够小即可，如小于1个像素。
上述坐标均可以从图像中获取。
m即表示上文描述的缩放系数。
根据本公开的优选实施方式，如图4所示，SAD表示射源到旋转轴的距离，射源到探测器的距离为SID，根据几何关系可以建立以下约束方程：
Figure BDA0003089461830000121
其中，Fx为F点的x坐标。
根据本公开的优选实施方式，如图5所示，r为钢珠(即标定目标)与旋转轴之间的距离，根据几何关系可以建立以下约束方程：
Figure BDA0003089461830000122
其中，Fx为F点的x坐标，其中，Fy为F点的y坐标。
由式(1)、(2)、(3)可获得：
Figure BDA0003089461830000123
可知，m为半个余弦的向量，其中n的取值为1,2,3,4……N0。
令
Figure BDA0003089461830000124
可得：
Figure BDA0003089461830000125
a、b、ang可以通过现有技术中的方法获得，例如通过m[n]快速傅里叶变换来获得。
根据本公开的优选实施方式，如图6所示，根据几何关系可以建立以下约束方程：
Figure BDA0003089461830000126
其中，Fy为F点的y坐标。Pu为钢珠在图像上的横向坐标(两个钢珠在图像上的横向坐标相同)，Pu可取
Figure BDA0003089461830000127
根据本公开的优选实施方式，如图7所示，根据几何关系可以建立以下约束方程：
Figure BDA0003089461830000128
其中，Pv为钢珠在图像上的纵向坐标。q为无用中间变量。
对于任意一个方向的图(用i表示)，令其对应的旋转角度为θ[i]，结合式(4)、(5)、(6)、(7)可得：
Figure BDA0003089461830000131
总共N0/2张图，对于每个角度，均可以提供一个自由度的约束，再加上式(8)中第二和第三行的两个自由度约束，总计N0/2+2个约束，用于求解5个参数(r、ySrcOffset、uOffset、SAD、SID)，可以直接采用最小二乘法得出拟合结果。
对于参数zSrcOffset，对于任意一个视角，均可列出如下两个方程：
Figure BDA0003089461830000132
q1、q2均为无用中间变量(对应两个钢珠)，式(8)、(9)中下角标“1”、“2”分别表示相应物理量/变量为第一钢珠、第二钢珠的物理量/变量。
对于N0/2个视角，总计可以列出N0个约束条件，直接用最小二乘法即可得出拟合结果。
对于上文描述的几何参数获取方法，可以设探测器的分辨率为[Du,Dv]，像素尺寸为[du,dv]，现有技术中一般探测器像素尺寸均满足du＝dv，可以取像素尺寸du＝dv＝delta。投影图上两个小球的质心坐标[pu1；pv1]，[pu2；pv2]，均为N0/2行2列的矩阵。小球坐标单位可以为mm。
本公开的锥形束CT系统的几何参数获取方法应用于CBCT的几何参数拟合，速度快、精度高，而且模体摆放容易，只需要两颗钢珠的模体，即可完成CBCT几何校准，非常适用于大规模生产时CBCT的几何校准步骤，操作简单，快捷，提高几何精度的同时能有效的提升生产效率。
图10为两个标定目标的标定模体的投影图，标定目标为钢珠。
根据本公开的又一个实施方式，如图8所示，锥形束CT系统的几何参数获取系统300，包括：
标定模体，将标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于锥形束CT系统的旋转轴，其中，锥形束CT系统的射源301以及探测器302能够被同步驱动并绕旋转轴同步转动，以对两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；以及，
处理装置310，处理装置310获取多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，至少基于多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值，至少基于缩放系数的函数(m)以及多个几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量，对多个约束方程进行拟合求解，获取多个几何参数中的各个几何参数的值。
如图8所示，优选地，辐射源301可以通过第一支撑装置303进行支撑，探测器302可以通过第二支撑装置305进行支撑。
如图8所示，锥形束CT系统还可以包括显示装置307，以投影图进行显示，还可以包括驱动装置308，以对射源301及探测器302进行驱动。
根据本公开的又一个实施方式，如图2所示，锥形束CT系统的几何参数获取方法200，包括：
202、获取多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
204、至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
206、至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及，
208、对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
其中，两个标定目标被设置在标定模体上，将标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，两个标定目标的连线平行于锥形束CT系统的旋转轴；同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕旋转轴同步转动，以对两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度。
根据本公开的一个实施方式的电子设备，包括：存储器，存储器存储执行指令；以及，处理器，处理器执行存储器存储的执行指令，使得处理器执行锥形束CT系统的几何参数获取方法200。
根据本公开的一个实施方式的可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，执行指令被处理器执行时用于实现锥形束CT系统的几何参数获取方法200。
图9为本公开的一个实施方式的电子设备形式的处理装置310的结构示意图。
图9中示出的位置信息获取模块3002、缩放系数获取模块3004、约束方程建立模块3006、拟合求解模块3008可以是计算机程序指令的形式，被存储在存储器3300。
如图9所示，电子设备形式的处理装置310可以包括执行上述各个实施方式的锥形束CT系统的几何参数获取方法200中的相应步骤对应的模块。
因此，可以由相应的模块执行上述方法中的某个步骤或几个步骤，并且该电子设备形式的处理装置310可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现。
该电子设备形式的处理装置310可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线3100将包括一个或多个处理器3200、存储器3300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线3100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其它电路3400连接。
总线3100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本公开中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。
此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，包括：
将标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，所述标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于锥形束CT系统的旋转轴；
同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕所述旋转轴同步转动，以对所述两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；
获取所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及
对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
2.根据权利要求1所述的锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，所述标定目标为标定点或者标定球。
3.根据权利要求1所述的锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，所述两个标定目标的连线与所述旋转轴不重合。
4.根据权利要求1所述的锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，所述第一标定目标与所述第二标定目标为具有相同尺寸的圆球。
5.根据权利要求1所述的锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，所述标定模体为圆柱筒体，所述两个标定目标沿竖直方向设置在圆柱筒体的壁上。
6.根据权利要求1所述的锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，对两个标定目标的连线与所述旋转轴之间的距离进行设置，使得在同步驱动锥形束CT系统的射源以及探测器绕所述旋转轴同步转动并对所述两个标定目标进行图像采集的过程中，射源以及探测器旋转一周共采集N0张图像，其中，N0张图像中包括两个标定目标的图像的数量为N张，使得N>N0/2，从N张图像中提取连续的N0/2张图像作为所述多张包括两个标定目标的图像；
可选地，还包括，建立空间坐标系，空间坐标系的x方向为从旋转轴垂直于探测器所在平面的方向，y方向为平行于探测器所在平面的方向，且与探测器的水平轴平行，空间坐标系的z方向为竖直方向，且与探测器的纵向轴平行，将空间坐标系的z轴的0值设置在探测器的竖直方向的中心上，使得探测器竖直方向偏置为0；
可选地，多个所述几何参数包括：射源与旋转轴距离(SAD)、射源与探测器距离(SID)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、射源竖直方向偏置(zSrcOffset)以及探测器水平方向偏置(uOffset)；
可选地，至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息以及两个标定目标的间距(h)获得缩放系数的函数(m)，包括：
至少通过快速傅里叶变换获得所述函数的参数；
可选地，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，包括：
对于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像，至少基于所述函数的值、该图像的成像角度、两个标定目标的连线与所述旋转轴的距离(r)、射源水平方向偏置(ySrcOffset)、探测器水平方向偏置(uOffset)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程；
可选地，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于所述函数的参数、所述射源与旋转轴距离(SAD)以及所述射源与探测器距离(SID)建立一个约束方程；
可选地，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，还包括：
至少基于所述函数的参数、所述射源与探测器距离(SID)以及两个标定目标像的位置信息建立一个约束方程。
7.一种锥形束CT系统的几何参数获取系统，其特征在于，包括：
标定模体，将所述标定模体设置于锥形束CT系统的图像采集区域，所述标定模体包括两个标定目标，两个标定目标的连线平行于所述锥形束CT系统的旋转轴，其中，所述锥形束CT系统的射源以及探测器能够被同步驱动并绕旋转轴同步转动，以对所述两个标定目标进行图像采集，获得多张包括两个标定目标的图像，每张图像对应一个旋转角度；以及
处理装置，所述处理装置获取所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值，至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量，对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
8.一种锥形束CT系统的几何参数获取方法，其特征在于，包括：
获取多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息；
至少基于所述多张包括两个标定目标的图像中的每张图像中的第一标定目标像的位置信息以及第二标定目标像的位置信息，以及两个标定目标的间距(h)，获得缩放系数的函数(m)，其中，对于每张图像，缩放系数为两个标定目标的间距与两个标定目标像的间距的比值；
至少基于所述缩放系数的函数(m)以及多个所述几何参数建立多个约束方程，约束方程的数量大于等于几何参数的数量；以及
对多个约束方程进行拟合求解，获取多个所述几何参数中的各个几何参数的值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；以及
处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如权利要求8所述的方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求8所述的方法。
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