基于原始投影信息的cl掃描裝置投影旋轉中心標定方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，本方法先將被掃描對象360度旋轉范圍內的投影信息合成為一幅橢圓投影P(x,y)，將該橢圓投影進行水平鏡像得到一新的橢圓投影P(x,y)Mirror，求取P(x,y)和P(x,y)Mirror沿X方向的互相關函數R(τ,y)；然后將R(τ,y)沿y方向進行積分，消去y變量，得到一維函數QACF(2x0-N+τ)，求取該一維函數的最大值坐標，從而換算出投影旋轉中心的位置坐標。本發明方法基于橢圓投影的對稱性原理，不需要制作專門的標定模體，不需要對原始投影數據進行重排，直接利用互相關函數的最大值進行標定，標定方法具有結果唯一、抗噪性強、精度高的優點，有效保證了重建圖像的精度。
【專利說明】基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種適用于CL掃描裝置投影旋轉中心的標定，可用于醫學和工業領域射線數字成像(DR-Digital Rad1graphy)、常規錐束射線層析掃描及非常規錐束射線層析掃描成像過程中的相關測量。
【背景技術】
[0002]CL (Computed Tomography)是一種專門針對板狀構件的層析掃描裝置。該掃描裝置克服了傳統CT (Computed Tomography)裝置中心射線必須垂直于物體旋轉軸的限制,采用射線與物體旋轉軸傾斜的方式，使得大部分射線穿過物體的路徑長度接近于物體的厚度尺寸，從而大大降低了射線的能量，有效保證了投影圖的靈敏度。該掃描裝置的結構如圖1所示。X射線源I發出錐束射線2，被檢測樣品3放置在掃描平臺4上，并在掃描平臺4的帶動下沿X、Y、Z方向平移，以及繞旋轉軸線5轉動；平板探測器6安裝在掃描平臺4下方的弧形導軌8上。層析掃描成像開始時，被檢測樣品3在掃描平臺4的拖動下繞旋轉軸5在360度范圍內旋轉，平板探測器6采集被檢測樣品3在不同旋轉位置的投影圖像；基于360度旋轉范圍內的所有投影圖像，通過CL層析掃描裝置的圖像重建與圖像處理單元反演出被檢測板狀構件的斷層圖像。
[0003]參見圖2所示，當被檢測樣品3被錐束射線2照射時，其透視投影會投射在平板探測器6的成像平面7上，同時，被檢測樣品的旋轉軸線5也會被投射到成像平面7上。根據CL掃描層析重建算法要求，需要知道旋轉軸線5在成像平面7上的精確位置，即旋轉軸線投影9的精確位置，否則會導致圖像重建精度的降低，從而影響被檢測對象內部結構與質量狀態信息的準確輸出，對產品的質量評判與結構逆求造成不利。然而，對于實際的CL掃描層析裝置，旋轉軸線5與成像平面7均虛擬不可見，因此無法直接測量到旋轉軸線5在成像平面7上的精確投影位置，該問題已成為決定CL層析圖像質量的主要因素。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出一種實用的CL掃描裝置投影旋轉中心的標定方法。本方法基于橢圓投影的對稱性原理，將被檢測樣品360旋轉范圍內的投影信息合成為一幅橢圓投影PU，y)，將該橢圓投影進行水平鏡像得到一新的橢圓投影P(x，y)Mirror,求取橢圓投影P(x，y)和P(x，y)Mirror沿X方向的二維互相關函數R( τ，y);將函數R( τ，y)沿y方向進行積分，消去y變量，得到一維函數QAeF(2X(l-N+ τ )，求取該一維函數的最大值坐標，從而換算出投影旋轉中心的位置坐標。
[0005]本發明是一種基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，所述CL掃描裝置包括有射線源(I)、掃描平臺(4)、平板探測器(6)、弧形導軌(8);其特征在于該標定方法包括有下列實施步驟:
[0006]步驟一:將被檢測樣品(3)置于掃描平臺(4)上，調整掃描平臺的升降位置，以保證被檢測樣品的投影不超出平板探測器￠)的成像平面(7)；
[0007]步驟二:啟動CL掃描裝置的旋轉控制指令，被檢測樣品(3)在掃描平臺(4)的帶動下旋轉360度；掃描平臺(4)步進旋轉,步進角為0.5°~1° ;掃描平臺(4)每旋轉過一個步進角，平板探測器(7)采集樣品的一個投影，所述投影記為PriU, y)，X表示X軸上的坐標變量，y表示Y軸上的坐標變量，其中i表示投影的編號，即i = 1，2，3，......T, T代表投影的總數；
[0008]步驟三:被檢測樣品(3)旋轉360度后，平板探測器(7)將采集到的投影合成為一幅圖像，即橢圓投影軌跡(11)，所述橢圓投影軌跡記為P(x，y) ；P(x, y)滿足的關系為
[0009]步驟四:將P(x，y)沿X軸方向進行鏡像變換，得到另一橢圓投影PU，y)Mim'求取P(x，y)和P(x，y)Mirror在X方向上的二維互相關函數R( τ，y)，R( τ，y)的計算式為:
【權利要求】
1.一種基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，所述CL掃描裝置包括有射線源(I)、掃描平臺(4)、平板探測器(6)、弧形導軌(8);其特征在于該標定方法包括有下列實施步驟: 步驟一:將被檢測樣品(3)置于掃描平臺(4)上，調整掃描平臺的升降位置，以保證被檢測樣品的投影不超出平板探測器(6)的成像平面(7)； 步驟二:啟動CL掃描裝置的旋轉控制指令，被檢測樣品(3)在掃描平臺(4)的帶動下旋轉360度；掃描平臺(4)步進旋轉，步進角為0.5°~1° ;掃描平臺(4)每旋轉過一個步進角，平板探測器(7)采集樣品的一個投影，所述投影記為PriU, y)，X表示X軸上的坐標變量，y表示Y軸上的坐標變量，其中i表示投影的編號，即i = 1，2，3，......T, T代表投影的總數； 步驟三:被檢測樣品(3)旋轉360度后，平板探測器(7)將采集到的投影合成為一幅圖像，即橢圓投影軌跡(11)，所述橢圓投影軌跡記為P(x，y) ；P(x, y)滿足的關系為.V) -^ (V, V)；
步驟四:將P(X，y)沿X軸方向進行鏡像變換，得到另一橢圓投影P(X，y)Mimff，求取P(x，y)和？0^廣—在乂方向上的二維互相關函數1?(1，7)，1?(1，7)的計算式為:
X表示X TO丄的坐標變量； I表示Y軸上的坐標變量； τ表示互相關函數自變量； XtI表示投影旋轉中心點； dx表示坐標變量X的差分變量； N表示橢圓軌跡投影P(x，y)在X軸方向上的長度； 步驟五:將二維互相關函數R(Iy)沿y方向進行積分，消去y變量，得到一維函數QAeF (2χ0-Ν+ τ )，函數QAeF (2χ0-Ν+ τ )的值隨變量τ的變化而變化，該一維函數QACF(2x0-N+ τ )的計算式如為:
步驟六:統計函數QAeF(2XcrN+ τ )的最大值，當QAeF(2XcrN+ τ )取最大值時，自變量τ的對應值記為τ ’，則有投影旋轉中心XO的值為X
2.根據權利要求1所述的基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，其特征在于:該標定方法不需要專門的標定模體，直接利用被掃描樣品的投影信息即可實現精確標定。
3.根據權利要求1所述的基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，其特征在于:被檢測樣品(3)在掃描平臺(4)的帶動下實現360度旋轉，掃描平臺(4)步進旋轉，步進角為0.5°?1°。
4.根據權利要求1所述的基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，其特征在于:被檢測樣品(3)的投影不能超出平板探測器￠)的成像平面(7)。
5.根據權利要求1所述的基于原始投影信息的CL掃描裝置投影旋轉中心標定方法，其特征在于:旋轉軸線(5)與中心射線(10)的夾角小于90度。
【文檔編號】G01N23/04GK104132950SQ201410344494
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】梁麗紅, 林樹青, 鄭暉, 代淮北 申請人:中國特種設備檢測研究院