CN116958304A - 一种基于正弦图的工业ct系统水平偏移自动校正方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，其中，该方法包括：获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。本公开中初始偏移范围作为一个粗略的偏移范围可以有效的将旋转中心限定在标准待测工件所对应的投影正弦图内，而后结合中心极值法运算可以确定更为精准的旋转中心位置，这将显著提升后续重建图像的质量。
Description
技术领域
本公开涉及成像技术领域，具体而言，涉及一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法。
背景技术
计算机断层（Computed Tomography，CT）成像技术指的是在射线投影图的基础上，利用计算机重建出物体的断层图像。在CT扫描期间，转台会连续不断的进行旋转，这样，射线源点发射出的X射线将以不同的角度穿过设置在转台上的被测物体，并被探测器捕捉到射线信号。其中，不同角度的数据组可以组成一幅以探测器阵列为宽度，以扫描角度数量为高度的投影正弦图（sinogram）。
在实际进行图像重建的过程中，不管是解析法还是代数法重建，都需要将正弦图（即sino图）的投影旋转中心（center of rotation，COR）位于成像视野中探测器的中心，其表现为sino图的列中心。
然而，在实际情况下，转台受仪器精度等影响会导致 COR产生偏移，此种情况下，若仍以投影图的水平中点作为转台旋转中心位置，会严重的影响重建图像的清晰度，导致重建图像存在伪影，从而影响对重建图像的观察，严重的甚至会造成误判。
发明内容
本公开实施例至少提供一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，以结合互相关性运算及中心极值法运算实现旋转中心位置的自动校正，从而显著提升后续重建图像的质量。
第一方面，本公开实施例提供了一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，包括：
获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
在一种可能的实施方式中，所述在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，包括：
基于所述投影正弦图中前180度所对应的第一投影正弦子图与后180度所对应的第二投影正弦子图之间的对称关系，确定与每对投影角度对应的投影差值；
在所述初始偏移范围内基于各对所述投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，得到校正后的旋转中心偏移量。
在一种可能的实施方式中，所述在所述初始偏移范围内基于各对所述投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，包括：
针对行方向上的每个行元素，将各对所述投影角度对应的投影差值进行求和平均运算，得到在行方向上的多个投影平均值，每个投影平均值对应一个行元素；
在所述初始偏移范围内，确定使得所述投影平均值达到最小时的偏移量；
将确定的偏移量，作为所述校正后的旋转中心偏移量。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，包括：
基于所述投影正弦图的列方向特性，得到第一函数曲线；
将所述第一函数曲线进行水平翻转，得到第二函数曲线；
将所述第一函数曲线与所述第二函数曲线进行互相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
在一种可能的实施方式中，所述将所述第一函数曲线与所述第二函数曲线进行互相关运算，包括：
在确定所述第一函数曲线关于偏移量对称的情况下，将所述第二函数曲线基于所述第一函数曲线及所述偏移量进行函数表示，得到表示后的第一函数曲线；
将所述第一函数曲线与所述表示后的第一函数曲线进行自相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
在一种可能的实施方式中，在所述基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算之前，所述方法还包括：
对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
在一种可能的实施方式中，所述对所述投影正弦图进行自适应分割处理，包括：
确定与所述投影正弦图对应的灰度直方图；
将所述灰度直方图中最大峰值指示的灰度值确定为执行自适应分割处理的目标灰度值；
基于所述目标灰度值对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述目标灰度值对所述投影正弦图进行自适应分割处理，包括：
基于预设窗宽确定与所述目标灰度值对应的目标灰度区间；
根据所述目标灰度区间对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
第二方面，本公开还提供了一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正装置，包括：
获取模块，用于获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
确定模块，用于基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
校正模块，用于在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如第一方面及其各种实施方式中任一项所述的基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法。
第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如第一方面及其各种实施方式中任一项所述的基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法。
采用上述基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，在获取到投影正弦图的情况下，可以基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围，而后在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。这里的初始偏移范围作为一个粗略的偏移范围可以有效的将旋转中心限定在标准待测工件所对应的投影正弦图内，而后结合中心极值法运算可以确定更为精准的旋转中心位置，这将显著提升后续重建图像的质量。
本公开的其他优点将结合以下的说明和附图进行更详细的解说。
应当理解，上述说明仅是本公开技术方案的概述，以便能够总体了解本公开的技术手段，进而依照说明书的内容予以实施。为了让本公开的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举例说明本公开的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。此处的附图并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限制，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本公开实施例所提供的一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法的流程图；
图2示出了本公开实施例所提供的另一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法的流程图；
图3（a）和3（b）示出了本公开实施例所提供的自动校正方法进行校正前后的效果比对图；
图4示出了本公开实施例所提供的一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正装置的示意图；
图5示出了本公开实施例所提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，本公开可以以各种形式实现，而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整传达给本领域的技术人员。
在本公开实施方式的描述中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中存在所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合，并且并不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的可能性。
除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
术语“第一”、“第二”等仅为了便于描述而用于区分相同或相似的技术特征，而不能理解为指示或暗示这些技术特征的相对重要性或者数量。由此，由“第一”、“第二”等限定的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个这一特征。在本公开实施方式的描述中，除非另有说明，术语“多个”的含义是两个或多于两个。
经研究发现，转台受仪器精度等影响会导致 COR产生偏移，此种情况下，若仍以投影图的水平中点作为转台旋转中心位置，会严重的影响重建图像的清晰度，导致重建图像存在伪影，从而影响对重建图像的观察，严重的甚至会造成误判，因此需要对转台的旋转中心位置进行测量与校正。
相关技术中常见的旋转中心校正方法，主要通过投影正弦图来进行旋转中心的测量，例如通过寻找投影正弦图的左右边界，然后求其平均值来确定旋转中心的偏移值。
然而，由于近似于原始数据的投影正弦图本身夹杂着大量的干扰信息，如噪声、串扰信号等。同时，由于CT中X射线本身的特性所带来的散射与硬化现象严重的干扰投影图上获取旋转中心偏移值的效果，对于旋转中心偏移值的求取精度影响较大。
可见，相关技术中提供的旋转中心校正方案所确定的偏移量精度较低而无法满足工业CT系统的校正需求。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开提供了一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，结合互相关性运算及中心极值法运算实现旋转中心位置的自动校正，从而显著提升后续重建图像的质量。
为便于对本实施例进行理解，首先对本公开实施例所公开的一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法进行详细介绍，本公开实施例所提供的自动校正方法的执行主体一般为具有一定计算能力的电子设备，该电子设备例如包括：终端设备或服务器或其它处理设备，终端设备可以为用户设备（User Equipment，UE）、移动设备、个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）、手持设备、计算设备、车载设备等。在一些可能的实现方式中，该自动校正方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
参见图1，其示出了本公开实施例提供的自动校正方法的流程图，所述方法包括以下步骤S101~S103：
S101：获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
S102：基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
S103：在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
为了便于理解本公开实施例提供的自动校正方法，接下来首先对该方法的应用场景进行简单说明。上述自动校正方法主要可以应用于工业计算机断层（ComputedTomography，CT）成像领域，具体可以是包括航空航天、军工、核电、半导体、新能源、农业、消费电子等各种细分领域，本公开实施例对此不做具体的限定。
针对不同的应用领域，这里可以预先构建适配的工业CT系统，该系统例如包括CT扫描仪、标准待测工件等相关器件，用于支撑对应应用领域的实际实施。
本公开实施例提供的自动校正方法在获取到CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图的情况下，首先可以基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围，而后在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。也即，本公开实施例先以图像相关法确定投影中心点的大概位置，再利用中心极值法在确定的区域内寻找极小值点，即最终的投影中心位置，这里的投影中心对应转台的旋转中心。
在上述工业CT系统包括上位机程序、运动控制器和转台的情况下，上位机程序可以接收本公开实施例所提供的自动校正方法所确定的旋转中心偏移量，并且将其转化为控制信号，发送到运动控制器中；运动控制器则接收上位机发送的信号，并控制转台进行水平方向的运动，也即，按照校正后的旋转中心偏移量进行水平运动将确保转台的旋转中心位于射线源点与探测器中心的连线上，也即，在进行校正后，旋转中心相对该连线线将不存在偏移，这可以确保后续重建图像的质量。
以工业CT中比较常见的扇束CT为例，这里的投影正弦图可以是基于探测器捕捉的射线信号确定。具体而言，在射线源扫描期间，转台会连续不断的进行旋转，从而使得放置在转台上的标准待测工件在不同的角度被射线穿过，并被探测器捕捉到射线信号。不同角度的数据组可以组成一幅以探测器阵列为宽度，以扫描角度数量为高度的投影正弦图。
针对不同的应用领域，这里所获取到的投影正弦图可能有所不同，但均基本符合正弦特性。本公开实施例主要是基于投影正弦图的列方向特性实现图像相关法以确定投影中心粗略范围（对应初始偏移范围），并在初始偏移范围内，基于投影正弦图的行方向特性实现中心极值法以确定投影中心精确位置（对应校正后的旋转中心偏移量）。
其中，有关图像相关法具体可以是按照如下步骤实现的：
步骤一、基于投影正弦图的列方向特性，得到第一函数曲线；
步骤二、将第一函数曲线进行水平翻转，得到第二函数曲线；
步骤三、将第一函数曲线与第二函数曲线进行互相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
考虑到第一函数曲线关于偏移量对称，此时，可以将第二函数曲线基于第一函数曲线及偏移量进行函数表示，得到表示后的第一函数曲线，这样，有关两个函数曲线（即第一函数曲线和第二函数曲线）之间的互相关运算可以转换成第一函数曲线与表示后的第一函数曲线之间的自相关运算，基于自相关运算结果可以确定初始偏移范围。
接下来将结合相关公式进一步进行说明。
取与中心线的夹角为某一射线，当旋转角/>时，该射线穿过扫描层到达/>对应投影地址上，其投影值记为/>。同理，当旋转角/>时，其对应投影地址和投影值分别为/>，/>。经几何关系分析可以推导出，当旋转角分别为/>和/>时，其对应投影地址/>和/>关于点/>对称，其投影值也相等。即：
（1）
将上式两边同时进行积分运算：
（2）
从式（2）可以看出，所有关于点对称的投影地址上的投影值总和相等。其中，/>可以记为初始偏移量。
这里，利用投影正弦图获取一偶函数曲线（即第一函数曲线）。/>的表达式为：
将水平翻转得到第二函数曲线/>，/>和/>的关系可以表达为：
=/>
其中，N表示投影地址总数。
利用和/>获取互相关函数/>，根据自相关函数的特性，当/>达到它的峰值时，从而得到水平偏移量/>。
本公开实施例中，以为初始偏移量，结合预设的偏移幅度（例如上下浮动10个像素点），可以确定初始偏移范围。
在确定初始偏移范围的情况下，可以将对应的投影中心落入到标准待测工件所在位置范围。为了在这一位置范围内确定更为精准的投影中心，接下来可以在初始偏移范围内，基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，这样校正后的旋转中心偏移量将足以确定出更为精准的投影中心。本公开实施例中，具体可以按照如下步骤进行中心极值法运算：
步骤一、基于投影正弦图中前180度所对应的第一投影正弦子图与后180度所对应的第二投影正弦子图之间的对称关系，确定与每对投影角度对应的投影差值；
步骤二、在初始偏移范围内基于各对投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，得到校正后的旋转中心偏移量。
在实际旋转扫描过程中，前180度中的任一旋转角度可以对应后180度中的一个旋转角度，将对应的两个旋转角度确定为成对角度，同理，针对前180度所对应的第一投影正弦子图与后180度所对应的第二投影正弦子图而言，可以确定成对投影角度对应的投影差值，该差值越大，一定程度上说明需要校正的旋转偏移量越大，这主要是考虑到在完全不偏移的情况下，投影差值应该是足够小的状态。
这里为了确保校正结果的准确性，可以针对行方向上的每个行元素，将各对投影角度对应的投影差值进行求和平均运算，得到在行方向上的多个投影平均值，每个投影平均值对应一个行元素。
不同的偏移量所对应的投影平均值也不同，这里，可以在初始偏移范围内，确定使得投影平均值达到最小时的偏移量，并将该偏移量，作为校正后的旋转中心偏移量。具体可以是按照如下公式实现的。
对于投影正弦图中前180度所对应第一投影正弦子图和后180度所对应第二投影正弦子图执行如下操作：
而后，将上一步中得到的各行数据求平均，得到：
在初始偏移范围内，求mean（s）最小值所在的坐标，该坐标即为估计的旋转中心位置。
考虑到在基于投影正弦图进行自动校正的过程中，投影正弦图本身所存在的噪声可能会降低校正效果，基于此，本公开实施例提供了一种基于自适应分割处理先进行去噪后再结合上述互相关性运算及中心极值法运算对旋转中心进行校正的方案。
其中，上述自适应分割处理具体可以是按照如下步骤实现：
步骤一、确定与投影正弦图对应的灰度直方图；
步骤二、将灰度直方图中最大峰值指示的灰度值确定为执行自适应分割处理的目标灰度值；
步骤三、基于目标灰度值对投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
这里，首先确定投影正弦图的灰度直方图，也即，统计投影正弦图中的灰度分布情况，并确定最大峰值位置。然后以最大峰值为基准，利用窗位和窗宽的概念，自适应计算一个灰度区间（即目标灰度区间），最后基于这一灰度区间对投影正弦图进行灰度筛选分割，例如未落入该目标灰度区间的各像素点的像素值固定为同一像素值，从而实现标准待测工件所属图像区域与其他周边图像区域之间的有效分割。
为了便于进一步理解本公开实施例提供的自动校正方法，接下来可以结合图2进行具体说明。
如图2所示，针对输入的投影正弦图而言，可以进行左侧所示的图像相关法的第一路分支处理，以及进行右侧所示的中心极值法的第二路分支处理。
在进行具体处理之前，可以进行正弦图的自动分割及相关阈值处理，而后针对第一路分支处理，通过按列求和取平均、翻转等步骤计算互相关性，从而通过寻找互相关最大值，确定粗略投影中心；针对第二路分支处理，通过求取平均值的极小值来确定最终精准的投影中心。
基于本公开实施例提供的自动校正方法，对图3（a）所示的标准待测工件进行了自动校正，校正效果图如图3（b）所示，该校正方法具有很强的抗噪性，校正精度较高，除此之外，本公开实施例直接利用正弦图数据自动校正，方便简单、高效且精确，无需专用模体，无需知道CT测量的几何参数，具有更广的适用性和实用性，可以应用在多种工业样品中。
在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等进行的描述意指结合该实施方式或示例所描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中，而且上述术语未必表示相同的实施方式或示例。而且，所描述的具体特征、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或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
关于本公开实施方式的方法流程图，将某些操作描述为以一定顺序执行的不同步骤。这样的流程图属于说明性的而非限制性的。可以将在本文中所描述的某些步骤分组在一起并且在单个操作中执行、或者可以将某些步骤分割成多个子步骤、并且可以以不同于本文中所示的顺序来执行某些步骤。可以由任何电路结构和/或有形机制(例如，由在计算机设备上运行的软件、硬件(例如，处理器或芯片实现的逻辑功能)等、和/或其任何组合)以任何方式来实现在流程图中所示出的各个步骤。
本领域技术人员可以理解，在上述具体实施方式中描述的方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了与基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法对应的自动校正装置，由于本公开实施例中的装置解决问题的原理与本公开实施例上述自动校正方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
参照图4所示，为本公开实施例提供的一种自动校正装置的示意图，装置包括：获取模块401、确定模块402、校正模块403；其中，
获取模块401，用于获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
确定模块402，用于基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
校正模块403，用于在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
采用上述基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正装置，在获取到投影正弦图的情况下，可以基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围，而后在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。这里的初始偏移范围作为一个粗略的偏移范围可以有效的将旋转中心限定在标准待测工件所对应的投影正弦图内，而后结合中心极值法运算可以确定更为精准的旋转中心位置，这将显著提升后续重建图像的质量。
在一种可能的实施方式中，校正模块403，用于按照如下步骤在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算：
基于投影正弦图中前180度所对应的第一投影正弦子图与后180度所对应的第二投影正弦子图之间的对称关系，确定与每对投影角度对应的投影差值；
在初始偏移范围内基于各对投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，得到校正后的旋转中心偏移量。
在一种可能的实施方式中，校正模块403，用于按照如下步骤在初始偏移范围内基于各对投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算：
针对行方向上的每个行元素，将各对投影角度对应的投影差值进行求和平均运算，得到在行方向上的多个投影平均值，每个投影平均值对应一个行元素；
在初始偏移范围内，确定使得投影平均值达到最小时的偏移量；
将确定的偏移量，作为校正后的旋转中心偏移量。
在一种可能的实施方式中，确定模块402，用于按照如下步骤基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算：
基于投影正弦图的列方向特性，得到第一函数曲线；
将第一函数曲线进行水平翻转，得到第二函数曲线；
将第一函数曲线与第二函数曲线进行互相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
在一种可能的实施方式中，确定模块402，用于按照如下步骤将第一函数曲线与第二函数曲线进行互相关运算：
在确定第一函数曲线关于偏移量对称的情况下，将第二函数曲线基于第一函数曲线及偏移量进行函数表示，得到表示后的第一函数曲线；
将第一函数曲线与表示后的第一函数曲线进行自相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
在一种可能的实施方式中，上述装置还包括：
分割模块404，用于在基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算之前，对投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
在一种可能的实施方式中，分割模块404，用于按照如下步骤对投影正弦图进行自适应分割处理：
确定与投影正弦图对应的灰度直方图；
将灰度直方图中最大峰值指示的灰度值确定为执行自适应分割处理的目标灰度值；
基于目标灰度值对投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
在一种可能的实施方式中，分割模块404，用于按照如下步骤基于目标灰度值对投影正弦图进行自适应分割处理：
基于预设窗宽确定与目标灰度值对应的目标灰度区间；
根据所述目标灰度区间对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
需要说明的是，本公开实施方式中的装置可以实现前述方法的实施方式的各个过程，并达到相同的效果和功能，这里不再赘述。
本公开实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，为本公开实施例提供的电子设备结构示意图，包括：处理器501、存储器502、和总线503。存储器502存储有处理器501可执行的机器可读指令（比如，图4中的装置中获取模块401、确定模块402、校正模块403对应的执行指令等），当电子设备运行时，处理器501与存储器502之间通过总线503通信，机器可读指令被处理器501执行时执行如下处理：
获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
基于投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
在初始偏移范围内基于投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的自动校正方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本公开实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品承载有程序代码，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的自动校正方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
其中，上述计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包（Software Development Kit，SDK）等等。
本公开中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分可互相参见，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，对于装置、设备和计算机可读存储介质实施方式而言，由于其基本相似于方法实施方式，所以对其描述进行了简化，相关之处可参见方法实施方式的部分说明即可。
本公开实施方式提供的装置、设备和计算机可读存储介质与方法一一对应，因此，装置、设备和计算机可读存储介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述装置、设备和计算机可读存储介质的有益技术效果。
本领域的技术人员应明白，本公开的实施方式能够以方法和装置（设备或系统）、或计算机可读存储介质来实施。因此，本公开可采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或软件和硬件结合的实施方式。而且，本公开可采用在一个或多个包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、只读光盘存储器（CD-ROM）、光学存储器等）上实施的计算机可读存储介质的形式。
本公开是参照根据本公开实施方式的方法、装置（设备或系统）和计算机可读存储介质的流程图和／或方框图来描述。应理解，可由计算机程序指令来实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可将这些计算机程序指令提供至通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的产品，其中该指令装置实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器（CPU）、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 （RAM）和/或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM）或闪存（Flash RAM）。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器 （DRAM）、其他类型的随机存取存储器、只读存储器、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、CD-ROM、数字多功能光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示操作才能实现期望的结果。另外，也可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个子步骤执行。
以上虽然已经参考若干具体实施方式描述了本公开的精神和原理，但是应该理解，本公开并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (11)
1.一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法，其特征在于，包括：
获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，包括：
基于所述投影正弦图中前180度所对应的第一投影正弦子图与后180度所对应的第二投影正弦子图之间的对称关系，确定与每对投影角度对应的投影差值；
在所述初始偏移范围内基于各对所述投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，得到校正后的旋转中心偏移量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述初始偏移范围内基于各对所述投影角度对应的投影差值进行中心极值法运算，包括：
针对行方向上的每个行元素，将各对所述投影角度对应的投影差值进行求和平均运算，得到在行方向上的多个投影平均值，每个投影平均值对应一个行元素；
在所述初始偏移范围内，确定使得所述投影平均值达到最小时的偏移量；
将确定的偏移量，作为所述校正后的旋转中心偏移量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，包括：
基于所述投影正弦图的列方向特性，得到第一函数曲线；
将所述第一函数曲线进行水平翻转，得到第二函数曲线；
将所述第一函数曲线与所述第二函数曲线进行互相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述第一函数曲线与所述第二函数曲线进行互相关运算，包括：
在确定所述第一函数曲线关于偏移量对称的情况下，将所述第二函数曲线基于所述第一函数曲线及所述偏移量进行函数表示，得到表示后的第一函数曲线；
将所述第一函数曲线与所述表示后的第一函数曲线进行自相关运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算之前，所述方法还包括：
对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述投影正弦图进行自适应分割处理，包括：
确定与所述投影正弦图对应的灰度直方图；
将所述灰度直方图中最大峰值指示的灰度值确定为执行自适应分割处理的目标灰度值；
基于所述目标灰度值对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标灰度值对所述投影正弦图进行自适应分割处理，包括：
基于预设窗宽确定与所述目标灰度值对应的目标灰度区间；
根据所述目标灰度区间对所述投影正弦图进行自适应分割处理，得到处理后的投影正弦图。
9.一种基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取计算机断层CT旋转扫描操作下针对标准待测工件的投影正弦图；
确定模块，用于基于所述投影正弦图的列方向特性进行互相关性运算，确定旋转中心在水平方向上的初始偏移范围；
校正模块，用于在所述初始偏移范围内基于所述投影正弦图的行方向特性进行中心极值法运算，确定校正后的旋转中心偏移量。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至8中任一项所述的基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至8中任一项所述的基于正弦图的工业CT系统水平偏移自动校正方法。
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2023
- 2023-09-20 CN CN202311213172.2A patent/CN116958304A/zh active Pending
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