CN117679060A - 基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及X射线成像领域，尤其是涉及CT领域。一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，包括：获取薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据投影数据，得到探测器上每个视角的投影边缘坐标；根据球管在初始机械位置发出的X射线经过薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到I点的模拟值坐标；将I点的模拟值坐标，转换至探测器所在的坐标系中，得到I点的探测坐标；对I点的探测坐标，进行测量，得到I点的实际值坐标；利用模拟值坐标和实际值坐标的偏差，对球管的初始位置进行校正，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量，并根据偏移量，调整初始机械位置。通过一次扫描薄圆盘模体，同时估算出球管z向机械位置和x向机械位置的误差。
Description
技术领域
本发明涉及X射线成像领域，尤其是涉及CT领域，具体涉及基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法及系统。
背景技术
CT在工业和医疗行业有着广泛的应用。为了保障CT图像质量，CT各部件需要精确的安装到设计位置。而球管是CT的重要部件，它的机械位置偏差会导致图像质量明显的差异。所以准确测量球管的机械位置并进行调整是非常重要的一个环节。
常用的球管位置校正方法一般使用一个钢珠模或者多个圆周排列的钢珠模。采集钢珠模数据，根据钢珠模在探测器上的投影数据几何形状来估算球管的机械位置。
在实际应用中，需要首先将钢珠模摆放到合适的位置上，因为钢珠模可接受的位置偏差较小，这一过程需要多次扫描多次调整，所以操作起来比较费时费力。其次在调整好钢珠模之后，计算过程中用来拟合参数的椭圆曲线只有一个，噪声导致的偏差较大。
除此以外，使用钢珠模等只能对球管z向偏差进行估计，球管x向偏差还需要额外的校正方法进行调整，操作流程多。
有鉴于此，亟需一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法用于解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，用于解决球管调整复杂，操作步骤多的问题。
本申请第一方面提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，包括：
获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据所述投影数据，得到所述探测器上每个视角的投影边缘坐标；
根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标，其中，所述曲面表示所述探测器所在圆柱上的曲面；
将所述I点的模拟值坐标，转换至所述探测器所在的坐标系中，得到所述I点的探测坐标；
对所述I点的探测坐标，进行测量，得到所述I点的实际值坐标；
利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置，其中，所述偏移量表示，在坐标系中，所述初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
可实施的一些方式中，所述获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据投影数据，得到每个视角的投影边缘坐标的步骤，包括：
获取所述薄圆盘模体竖直的，置于滑环旋转中心的情况下，所述薄圆盘模体在所述探测器上的投影数据；
对所述投影数据进行各个视角的边缘坐标提取，得到所述探测器上每个视角的所述投影边缘坐标，其中，所述投影边缘坐标表示，在坐标系中，每个投影的通道上，z方向第一个和最后一个不为0的数据坐标点。
可实施的一些方式中，所述根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标的步骤，包括：
建立所述初始机械位置焦点H的坐标，其中，所述焦点H的坐标表示为：
其中，/>为焦点H的x轴坐标，/>为焦点H的y轴坐标，/>为焦点H的z轴坐标，/>为假定已知的所述球管的x向机械位置偏差，/>为假定已知的所述球管的z向机械位置偏差，/>为初始机械位置与旋转中心的连线和x轴的夹角；
获取所述薄圆盘模体的边缘选取任意一点F，以及所述探测器所在所述圆柱曲面的方程，得到所述X射线经过F点，投影到所述探测器所在的曲面的I点的X射线方程，其中，F点的坐标为，所述X射线方程为：
其中，、/>和/>为X射线的方向向量，t为一个参数，表示X射线上的所述点F相对于所述焦点H的距离；
所述探测器所在所述圆柱曲面的方程为：
其中，SDD为焦点H到所述探测器的距离；
根据所述X射线方程和所述探测器所在所述圆柱曲面的方程，得到所述I点的模拟值坐标。
可实施的一些方式中，所述将所述I点的模拟值坐标，转换至所述探测器所在的坐标系中，得到所述I点的探测坐标的步骤，包括：
根据所述模拟值坐标，得到所述I点对应的所述探测器中心坐标；
根据所述目标机械位置坐标、所述模拟值坐标和所述I点对应的所述探测器中心坐标，得到所述目标机械位置点、所述I点和所述探测器中心坐标点的三点之间的距离；
根据所述三点之间的距离，得到所述目标机械位置的角度；
根据所述目标机械位置的角度，正比于所述探测器的x坐标，得到在所述探测器坐标系中，所述I点的探测坐标。
可实施的一些方式中，所述利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置的步骤，包括：
根据所述初始机械位置在滑环上不同位置下，所述薄圆盘模体的投影数据，得到多组所述I点的模拟值坐标和实际值坐标；
根据多组所述I点的模拟值坐标和实际值坐标，建立目标函数；
根据所述目标函数，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量。
可实施的一些方式中，所述根据所述目标函数，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量的步骤，包括：
利用优化算法，对所述目标函数进行优化求解，得到收敛偏差；
根据所述收敛偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量。
可实施的一些方式中，所述根据所述收敛偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量的步骤之后，包括：
根据所述偏移量，调整所述球管的所述初始机械位置，得到所述球管的过渡机械位置；
利用优化算法，对所述过渡机械位置对应的目标函数进行优化，得到所述球管的x向机械位置偏差和z向机械位置偏差的目标最佳估计；
若所述目标最佳估计小于等于预设的偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述目标偏移量；
若所述目标最佳估计大于预设的偏差，根据所述目标最佳估计调整所述过渡机械位置，直到小于等于所述预设的偏差范围。
本申请第二方面提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正系统，应用于前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，所述系统包括：
获取模块，用于获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据所述投影数据，得到所述探测器上每个视角的投影边缘坐标；
模拟坐标模块，用于根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标，其中，所述曲面表示所述探测器所在圆柱上的曲面；
实际坐标模块，用于对所述I点的探测坐标，进行测量，得到所述I点的实际值坐标；
调整模块，用于利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置，其中，所述偏移量表示，在坐标系中，所述初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
本申请第二方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
本发明有益效果：
本申请提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，首先，获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据所述投影数据，得到所述探测器上每个视角的投影边缘坐标；然后，根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标，其中，所述曲面表示所述探测器所在圆柱上的曲面；接下来，将所述I点的模拟值坐标，转换至所述探测器所在的坐标系中，得到所述I点的探测坐标；再接下来，对所述I点的探测坐标，进行测量，得到所述I点的实际值坐标；最后，利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置，其中，所述偏移量表示，在坐标系中，所述初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。通过上述方法，可以利用模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差对初始机械位置校正，以便通过一次扫描薄圆盘模体，同时估算出球管z向机械位置和x向机械位置的误差，具有流程简单，易于操作，估算的精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法的流程图；
图2为本发明一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法的原理图；
图3为本发明一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法得到I点的探测坐标的流程图；
图4为本发明一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法得到相较于球管的目标机械位置的偏移量的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、 “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本申请中所涉及的一些名称进行解释，以便理解本申请：
CT，Computed Tomography scanner，计算机断层扫描机，是指一种医学成像设备，通过使用X射线和计算机图像重建算法来生成人体内部的高分辨率断层影像。
球管，是指X射线管，为CT机的核心部件之一，它是产生X射线的装置，球管通常位于CT机的环形架上，并围绕扫描区域旋转，通过向扫描区域发射高能X射线来实现对人体内部器官的成像。
如图1所示，本申请第一方面提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，方法包括：
S100，获取薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据投影数据，得到探测器上每个视角的投影边缘坐标。
其中，由于球管是CT机的重要部件，并且球管的机械位置偏差会导致图像质量明显的差异，因此，对球管的机械位置调整显得尤为重要。在调整球管机械位置的过程中，利用薄圆盘模体进行投影，形成探测器上的薄圆盘模体边缘投影数据，以便采集，具体地，得到探测器上每个视角的投影边缘坐标的步骤包括S101和S102。
S101，获取薄圆盘模体竖直的置于滑环旋转中心的情况下，薄圆盘模体在探测器上的投影数据。
S102，对投影数据进行各个视角的边缘坐标提取，得到探测器上每个视角的投影边缘坐标。
其中，投影边缘坐标表示，在坐标系中，每个投影的通道上，z方向第一个和最后一个不为0的数据坐标点。
具体地，将薄圆盘模体竖直的置于滑环旋转中心，也就是说，薄圆盘模体竖直，且与滑环中心同轴，这样，能够方便将薄圆盘、滑环和探测器至于同一坐标系中，另外，还可以根据需要置于不同的坐标系中，并利用坐标变换，将不同坐标系中的数据进行关联。
示例性地，提取投影数据中每个view（视角）下的投影边缘坐标，即提取每个channel（通道）上z方向第一个和最后一个不为0的数据点坐标，利用这种方式，可以确定z方向的边缘位置的边界。以便保证后续步骤在边界内执行。
S200，根据球管在初始机械位置发出的X射线经过薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到I点的模拟值坐标。
其中，曲面表示探测器所在圆柱上的曲面。
具体地，本申请中如CT机、探测器的机械参数是已知的，以便进行后续步骤的计算。
如图2所示，需要说明地是，得到I点的模拟值坐标的步骤包括：
S201，建立初始机械位置焦点H的坐标，其中，焦点H的坐标表示为：
（1）
其中，为焦点H的x轴坐标，/>为焦点H的y轴坐标，/>为焦点H的z轴坐标，为假定已知的球管的x向机械位置偏差，/>为假定已知的球管的z向机械位置偏差，为初始机械位置与旋转中心的连线和x轴的夹角。
具体地，图2中，A点为球管所在位置，A点所在的圆周为滑环位置，A点能够绕滑环旋转，A点也是球管所要达到的理想位置。图2中，为A点与旋转中心O的连线和x轴的夹角。
假定已知球管的x向机械位置偏差，球管的z向机械位置偏差/>，当球管旋转到A点位置，可以根据几何关系计算得到A点位置的真实焦点H，即球管的初始机械位置，焦点H的坐标利用公式（1）得出，焦点H表示为/>。
S202，获取薄圆盘模体的边缘选取任意一点F，以及探测器所在圆柱曲面的方程，得到X射线经过F点，投影到探测器所在的曲面的I点的X射线方程。
其中，F点的坐标为，X射线方程为：
其中，/>、/>和/>为X射线的方向向量，t为一个参数，表示X射线上的点F相对于焦点H的距离。
具体地，在球管的焦点H扫描时，x射线从H点出射，经过F点，投影到探测器所在的曲面上。需要说明地是，F点为在薄圆盘模体上随机选取的任意一点，这一点的坐标为。
S203，探测器所在圆柱曲面的方程为：
其中，SDD为焦点H到探测器的距离。
具体地，将探测器所在的圆柱面，看作由若干个小的平面组成。对于每个平面，可以通过法向量和过探测器中心点的一个平面来确定探测器所在圆柱曲面的方程。
S204，根据X射线方程和探测器所在圆柱曲面的方程，得到I点的模拟值坐标。
具体地，联立前述的X射线方程和圆柱曲面的方程，即可求解得到二者的交点，交点即为I点，I点的模拟值坐标，需要说明地是，I点的坐标为世界坐标，还需要将I点的模拟值坐标转换至探测器所在的坐标系中。
S300，将I点的模拟值坐标，转换至探测器所在的坐标系中，得到I点的探测坐标。
如图3所示，具体地，得到I点的探测坐标的步骤包括S300至S304。
S301，根据模拟值坐标，得到I点对应的探测器中心坐标。
S302，根据目标机械位置坐标、模拟值坐标和I点对应的探测器中心坐标，得到目标机械位置点、I点和探测器中心坐标点的三点之间的距离。
S303，根据三点之间的距离，得到目标机械位置的角度。
S304，根据目标机械位置的角度，正比于探测器的x坐标，得到在探测器坐标系中，I点的探测坐标。
具体地，基于同样的理由，A点（目标机械位置）和旋转中心(0,0,0)连线，交探测器的圆柱曲面，即可求得探测器中心位置坐标。
进一步地，在求得I点坐标之后，已知A点坐标和I点所对应探测器中心坐标，可以求得三点之间的距离，进而，根据余弦定理推算出/>，/>的角度正比于探测器投影数据的x坐标，这样，即可得到探测器在坐标系中采集得到的I点对应的坐标，即I点的探测坐标。目的在于，利用已知的点 A 和探测器的投影数据，通过角度和距离关系来确定I点在探测器坐标系中的位置，即将I点的模拟值坐标转换至探测器坐标系中，形成I点的探测坐标。
S400，对I点的探测坐标，进行测量，得到I点的实际值坐标。
其中，在前述步骤中得到探测坐标后，即可在实际操作中对探测坐标进行测量，从而到达探测坐标对应的实际值坐标。需要说明地是，在实际操作过程中，可以使用已知的机械参数作为实际操作的参考数据。使用常规的操作方法，对I点的探测坐标进行测量，例如，机械参数可包括探测器的几何参数、CT扫描仪的位置参数、CT扫描仪的几何参数和CT扫描的待测物体的几何参数等。
S500，利用模拟值坐标和实际值坐标的偏差，对球管的初始位置进行校正，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量，并根据偏移量，调整初始机械位置。
其中，偏移量表示，在坐标系中，初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
如图4所示，具体地，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量的步骤包括S501至S503。
S501，根据初始机械位置在滑环上不同位置下，薄圆盘模体的投影数据，得到多组I点的模拟值坐标和实际值坐标。
S502，根据多组I点的模拟值坐标和实际值坐标，建立目标函数。
S503，根据目标函数，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量。
具体地，前述步骤中已经假定已知H点（初始机械位置）的向机械位置偏差和H点的z向机械位置偏差/>，这样，就得到了I点的模拟值坐标（通过前述步骤计算得到）。另外，I点的实际值坐标可以通过实际操作测量I点的探测坐标得到。接下来，对I点的模拟值坐标和实际值坐标进行误差计算，得到误差值。然后，可以通过一圈，乃至多圈的扫描，得到每圈view角度采集数据，这样，可以得到焦点H在滑环不同位置下薄圆盘模体的投影数据（如步骤S100的方法）。最后，再将这些多圈扫描得到的多各view下薄圆盘模体的模拟值与测量值（实际值）相减、平方、求和等计算，得到整体的误差，以此作为后续优化步骤中的目标函数。
需要说明地是， S503，根据目标函数，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量的步骤还包括S5031和S5032。
S5031，利用优化算法，对目标函数进行优化求解，得到收敛偏差。
S5032，根据收敛偏差，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量。
具体地，利用常规的优化算法，例如，“内点优化算法”，“序列二次规划算法”，“活动集优化算法”，“信赖域反射优化算法”等对目标函数进行优化求解，直至得到的偏差值收敛，形成收敛偏差。接下来，将收敛偏差作为球管x向机械位置偏差和z向机械位置偏差做出最佳估计，来调整球管的初始机械位置，以便得到球管的目标机械位置。
在S5032步骤之后，还可以进行验证结果，并且还可以进一步降低误差，具体步骤包括S5033至S5035。
S5033，根据偏移量，调整球管的初始机械位置，得到球管的过渡机械位置。
S5034，利用优化算法，对过渡机械位置对应的目标函数进行优化，得到球管的x向机械位置偏差和z向机械位置偏差的目标最佳估计。
S5035，若目标最佳估计小于等于预设的偏差，得到相较于球管的目标机械位置的目标偏移量。
若目标最佳估计大于预设的偏差，根据目标最佳估计调整过渡机械位置，直到小于等于预设的偏差范围。
具体地，根据步骤S5032得到的偏移量，对球管的初始机械位置进行调整，得到球管的过渡机械位置，也就是说，过渡机械位置表示了执行S5032后，球管所在位置，为了方便理解，可以将过渡机械位置在标记为初始机械位置，执行步骤S100至S500，从而再次得到目标最佳估计的偏移量，这一偏移量可以称作目标偏移量，根据这一目标偏移量在对标记的初始机械位置进行调整，以便进一步减小误差。也就是说，在第一次执行S100至500后，可以大幅度的减少了误差，但是这一误差可能仍然不能接受（如何可以接受，无需在执行S5033至S5035步骤），这种情况，可以使用球管当前的机械位置作为初始机械位置，通过以上步骤再次扫描薄圆盘模体形成投影数据，调用优化算法求解目标机械位置的误差和/>，直到误差满足设计要求为止。
综上所述，本申请一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，可以通过一次扫描薄圆盘就同时估算出球管z向和x向误差，该方法流程简单，易于操作，估算的精度高。
本申请第二方面提供一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正系统，应用于前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，系统包括：
获取模块，用于获取薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据投影数据，得到探测器上每个视角的投影边缘坐标；
模拟坐标模块，用于根据球管在初始机械位置发出的X射线经过薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到I点的模拟值坐标，其中，曲面表示探测器所在圆柱上的曲面；
实际坐标模块，用于对I点的探测坐标，进行测量，得到I点的实际值坐标；
调整模块，用于利用模拟值坐标和实际值坐标的偏差，对球管的初始位置进行校正，得到相较于球管的目标机械位置的偏移量，并根据偏移量，调整初始机械位置，其中，偏移量表示，在坐标系中，初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
本申请第二方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行前述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
在本发明实施例的描述中，所属技术领域的技术人员应当知道，本发明实施例可以实现为方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。因此，本发明实施例可以具体实现为以下形式：完全的硬件、完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等）、硬件和软件结合的形式。此外，在一些实施例中，本发明实施例还可以实现为在一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质中包含计算机程序代码。
上述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。计算机可读存储介质包括：电、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意的组合。计算机可读存储介质更具体的例子包括：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、闪存（Flash Memory）、光纤、光盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件或以上任意组合。在本发明实施例中，计算机可读存储介质可以是任意包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或与其结合使用。
上述计算机可读存储介质包含的计算机程序代码可以用任意适当的介质传输，包括：无线、电线、光缆、射频（Radio Frequency，RF）或者以上任意合适的组合。
可以以汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，例如：Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，例如：C语言或类似的程序设计语言。计算机程序代码可以完全的在用户计算机上执行、部分的在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行以及完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括：局域网（LAN）或广域网（WAN），可以连接到用户计算机，也可以连接到外部计算机。
本发明实施例通过流程图和/或方框图描述所提供的方法、装置、电子设备。
应当理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机可读程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的装置。
也可以将这些计算机可读程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储介质中。这样，存储在计算机可读存储介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的指令装置产品。
也可以将计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的过程。
本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，包括：
获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据所述投影数据，得到所述探测器上每个视角的投影边缘坐标；
根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标，其中，所述曲面表示所述探测器所在圆柱上的曲面；
将所述I点的模拟值坐标，转换至所述探测器所在的坐标系中，得到所述I点的探测坐标；
对所述I点的探测坐标，进行测量，得到所述I点的实际值坐标；
利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置，其中，所述偏移量表示，在坐标系中，所述初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
2.根据权利要求1所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据投影数据，得到每个视角的投影边缘坐标的步骤，包括：
获取所述薄圆盘模体竖直的，置于滑环旋转中心的情况下，所述薄圆盘模体在所述探测器上的投影数据；
对所述投影数据进行各个视角的边缘坐标提取，得到所述探测器上每个视角的所述投影边缘坐标，其中，所述投影边缘坐标表示，在坐标系中，每个投影的通道上，z方向第一个和最后一个不为0的数据坐标点。
3.根据权利要求2所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标的步骤，包括：
建立所述初始机械位置焦点H的坐标，其中，所述焦点H的坐标表示为：其中，/>为焦点H的x轴坐标，/>为焦点H的y轴坐标，为焦点H的z轴坐标，/>为假定已知的所述球管的x向机械位置偏差，/>为假定已知的所述球管的z向机械位置偏差，/>为初始机械位置与旋转中心的连线和x轴的夹角；
获取所述薄圆盘模体的边缘选取任意一点F，以及所述探测器所在所述圆柱曲面的方程，得到所述X射线经过F点，投影到所述探测器所在的曲面的I点的X射线方程，其中，F点的坐标为，所述X射线方程为：/>其中，/>、和/>为X射线的方向向量，t为一个参数，表示X射线上的所述点F相对于所述焦点H的距离；
所述探测器所在所述圆柱曲面的方程为：
其中，SDD为焦点H到所述探测器的距离；
根据所述X射线方程和所述探测器所在所述圆柱曲面的方程，得到所述I点的模拟值坐标。
4.根据权利要求3所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述将所述I点的模拟值坐标，转换至所述探测器所在的坐标系中，得到所述I点的探测坐标的步骤，包括：
根据所述模拟值坐标，得到所述I点对应的所述探测器中心坐标；
根据所述目标机械位置坐标、所述模拟值坐标和所述I点对应的所述探测器中心坐标，得到所述目标机械位置点、所述I点和所述探测器中心坐标点的三点之间的距离；
根据所述三点之间的距离，得到所述目标机械位置的角度；
根据所述目标机械位置的角度，正比于所述探测器的x坐标，得到在所述探测器坐标系中，所述I点的探测坐标。
5.根据权利要求1所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置的步骤，包括：
根据所述初始机械位置在滑环上不同位置下，所述薄圆盘模体的投影数据，得到多组所述I点的模拟值坐标和实际值坐标；
根据多组所述I点的模拟值坐标和实际值坐标，建立目标函数；
根据所述目标函数，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量。
6.根据权利要求5所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述根据所述目标函数，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量的步骤，包括：
利用优化算法，对所述目标函数进行优化求解，得到收敛偏差；
根据所述收敛偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量。
7.根据权利要求6所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，其特征在于，所述根据所述收敛偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述偏移量的步骤之后，包括：
根据所述偏移量，调整所述球管的所述初始机械位置，得到所述球管的过渡机械位置；
利用优化算法，对所述过渡机械位置对应的目标函数进行优化，得到所述球管的x向机械位置偏差和z向机械位置偏差的目标最佳估计；
若所述目标最佳估计小于等于预设的偏差，得到相较于所述球管的目标机械位置的所述目标偏移量；
若所述目标最佳估计大于预设的偏差，根据所述目标最佳估计调整所述过渡机械位置，直到小于等于所述预设的偏差范围。
8.一种基于薄圆盘模体的球管机械位置校正系统，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法，所述系统包括：
获取模块，用于获取所述薄圆盘模体在探测器上的投影数据，并根据所述投影数据，得到所述探测器上每个视角的投影边缘坐标；
模拟坐标模块，用于根据所述球管在初始机械位置发出的X射线经过所述薄圆盘模体边缘，投影到曲面的I点，得到所述I点的模拟值坐标，其中，所述曲面表示所述探测器所在圆柱上的曲面；
实际坐标模块，用于对所述I点的探测坐标，进行测量，得到所述I点的实际值坐标；
调整模块，用于利用所述模拟值坐标和所述实际值坐标的偏差，对所述球管的所述初始位置进行校正，得到相较于所述球管的目标机械位置的偏移量，并根据所述偏移量，调整所述初始机械位置，其中，所述偏移量表示，在坐标系中，所述初始机械位置，在z向机械位置和x向机械位置的偏差。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任意一项所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7任意一项所述的基于薄圆盘模体的球管机械位置校正方法。
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