自動標定ct中心偏移量的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動標定CT中心偏移量的方法和系統。該方法包括：讀取以矩陣表示的原始正弦圖，該原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得到的；計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數；確定CT工作區域在探測器上的投影區間；確定投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號；以及基于所述投影區間和所述序號確定CT中心偏移量。利用上述實施例的方案，僅使用正弦圖就能獲取中心偏移量，可靠性高，不受噪聲影響，可提高系統的CT圖像指標等。
【專利說明】自動標定CT中心偏移量的方法和系統

【技術領域】
[0001] 本申請涉及CT技術，具體涉及一種在CT掃描及重建過程中，自動標定中心偏移量 的方法和系統。

【背景技術】
[0002] 工業CT系統包括射線源、探測器，機械控制及計算機等。射線源發出X射線，轉臺 旋轉360度，探測器采集各個角度的投影圖像并上傳計算機，計算機根據投影圖進行CT圖 像重建。CT重建中最關鍵的參數是中心偏移量，該參數直接影響到CT圖像的像質。中心偏 移量為轉臺旋轉中心在探測器上的投影位置相對于探測器中心位置的像素偏移量。目前， 確定中心偏移量的方法有：預設法、查找表方法、正弦圖測量方法等等。
[0003] 中國專利申請公開CN101303225描述了一種2D-CT掃描系統的投影旋轉中心測量 方法。該方法需要利用轉臺轉動一周得到的投影數據與轉臺保持不動而射線源和探測器 轉動一周得到的投影數據二者來計算中心偏移量，易于受到噪聲或者其他參數的精度的影 響。
[0004] 美國專利US8259897B2描述了一種CT成像中心偏移量的確定方法及裝置，該方法 提出進行粗搜索和精細搜索兩個過程來計算中心偏移量。同樣，該方法由于受到噪聲或其 它參數精度的影響，中心偏移量計算結果會受到影響。


【發明內容】

[0005] 考慮到現有技術中的一個或多個問題，提出了一種自動標定CT中心偏移量的方 法和系統。
[0006] 在本發明的一個方面，提出了一種自動標定CT中心偏移量的方法，包括步驟：讀 取以矩陣表示的原始正弦圖，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得到 的；計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數；確定CT工作區域 在探測器上的投影區間；確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的 序號；以及基于所述投影區間和所述序號確定CT中心偏移量。
[0007] 在本發明的另一方面，提出了一種自動標定CT中心偏移量的系統，包括：讀取以 矩陣表示的原始正弦圖的裝置，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得 到的；計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數的裝置；確定CT 工作區域在探測器上的投影區間的裝置；確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應 的探測器單元的序號的裝置；以及基于所述投影區間和所述序號確定CT中心偏移量的裝 置。
[0008] 在本發明的再一方面，提出了一種自動標定CT中心偏移量的方法，包括步驟：讀 取以矩陣表示的原始正弦圖，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得到 的；在原始正弦圖每行數據中任意兩個點之間插值K個點，得到重采樣的正弦圖；計算重采 樣的正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數；確定CT工作區域在探測 器上的投影區間；確定所述投影區問的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號； 以及基于所述K值、所述投影區問、和所述序號確定CT中心偏移量。
[0009] 在本發明的又一方面，提出了一種自動標定CT中心偏移量的系統，包括：讀取以 矩陣表示的原始正弦圖的裝置，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得 到的；在原始正弦圖每行數據中任意兩個點之間插值K個點，得到重采樣的正弦圖的裝置； 計算重采樣的正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數的裝置；確定CT 工作區域在探測器上的投影區間的裝置；確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應 的探測器單元的序號的裝置；以及基于所述K值、所述投影區間、和所述序號確定CT中心偏 移量的裝置。
[0010] 利用上述實施例的方案，僅使用正弦圖就能獲取中心偏移量，可靠性高，不受噪聲 影響，可提1?系統的CT圖像指標等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 下面的附圖表明了本發明的實施方式。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉 性的方式提供了本發明的一些實施例，其中：
[0012] 圖1示出了根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的技術中使用的正 弦圖；
[0013] 圖2示出了根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的系統的結構示意 圖；
[0014] 圖3是描述根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的方法的流程圖；
[0015] 圖4示出了根據本發明另一實施例的自動標定CT中心偏移量的技術中對原始正 弦圖在行方向上進行插值所得到的行重采樣的正弦圖；以及
[0016] 圖5是描述根據本發明另一實施例的自動標定CT中心偏移量的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例 說明，并不用于限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特 定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節來實行本發 明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0018] 在整個說明書中，對" 一個實施例"、"實施例"、" 一個示例"或"示例"的提及意味 著：結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。 因此，在整個說明書的各個地方出現的短語"在一個實施例中"、"在實施例中"、"一個示例" 或"示例"不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特 定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當 理解，這里使用的術語"和/或"包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。
[0019] 中心偏移量是三代CT重建中非常重要的技術參數，直接影響到CT圖像的像質。 在工業CT掃描裝置中，轉臺重復定位精度、探測器重復定位精度、探測器與X光機同步運動 的平行度指標以及設備長期使用時的機械變形等均會導致中心偏移量的變化，而且在工程 實踐中這種變化是不可避免的，微焦點系統在高放大比成像時中心通道偏移量變化尤其嚴 重。
[0020] 針對現有技術中存在的問題，本發明的實施例提出了一種自動標定CT中心偏移 量的方法，其利用CT掃描過程中經過轉臺中心相差180度角的任意一組投影相關性來確定 工業CT中心偏移量的位置。例如，根據一些實施例，探測器采集轉臺旋轉一周的數據，在計 算過程中，計算機讀取以矩陣表示的原始正弦圖，計算原始正弦圖中每一列的前半子列與 后半子列之間的互相關系數。然后，確定CT工作區域在探測器上的投影區間，并且確定投 影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號。在得到上述數據后，基于該投 影區間和該序號確定CT中心偏移量。根據這樣的方案，僅僅使用正弦圖就可以標定出CT 中心偏移量，避免了噪聲或其他參數對測量精度的影響。
[0021] 圖1示出了根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的技術中使用的正 弦圖。在圖1所示的實施例中，將原始正弦圖分成0-180度和180到360度兩部分，并且正 弦圖的數據以矩陣的形式來存儲。在圖示的實施例中，通過計算正弦圖中每一列的前半子 列和后半子列之問的互相關系數來確定中心偏移量。
[0022] 圖2示出了根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的系統的結構示意 圖。如圖2所示，圖示實施例的自動標定CT中心偏移量的系統包括射線源110、轉臺120、 探測器130、控制和成像計算機140。射線源110發出X射線，轉臺120旋轉360度，探測器 130采集各個角度的投影圖像并上傳控制和成像計算機140。控制和成像計算機140根據 投影圖標定CT中心偏移量。中心偏移量為轉臺120的旋轉中心在探測器130上的投影位 置131相對于探測器中心位置132的像素偏移量。
[0023] 圖3是描述根據本發明一個實施例的自動標定CT中心偏移量的方法的流程圖。如 圖3所示，在步驟S310,控制和成像計算機140讀取以矩陣表示的原始正弦圖，所述原始正 弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數據得到的。例如。轉臺120旋轉360度，探測器 130采集數據，得到原始正弦圖ρ(β，s)，β =12 · · · 2M，s=12 · · · N，如圖1所示。ρ(β , s)是二維矩陣，其中β表示正弦圖中投影角度編號，是矩陣行號，s表示正弦圖中探測器編 號，是矩陣列號。
[0024] 在步驟S320,計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系 數。例如將正弦圖中的每一列分成兩個子列，即前180投影角度的M個點為一列，后180投 影角度的M個點為一列，例如，第一列分為：ul ( β ) =ρ ( β，1)，β =12 · · ·M和Vl ( β ) =ρ ( β， 1)，β=Μ+12 · · · 2Μ。利用公式計算ιι?(β)和ν?(β)的互相關系數R(l)，作為正弦圖第 一列系數值；同理，可得到正弦圖任意一列的系數值為：R(s)s=12· · ?(Ν-υ^Κ+Ι。
[0025] 在步驟S330,確定CT工作區域在探測器上的投影區間。例如，將正弦圖ρ ( β，s) 所有行相加取平均，得到一行信號：

【權利要求】
1. 一種自動標定CT中心偏移量的方法，包括步驟： 讀取以矩陣表示的原始正弦圖，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數 據得到的； 計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數； 確定CT工作區域在探測器上的投影區間； 確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號；以及 基于所述投影區間和所述序號確定CT中心偏移量。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，所述探測器具體為弧形線陣探測器或直線形線陣 探測器或面陣探測器。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，將所述序號與所述投影區間的中點之間的差值確 定為CT中心偏移量。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，確定CT工作區域在探測器上的投影區問的步驟包 括： 將原始正弦圖的所有行相加進行平均，得到一行信號； 將該行信號左側空氣值的標準差作為參考值，將信號中大于5倍標準差的部分確定為 CT工作區域在探測器上的投影區間。
5. -種自動標定CT中心偏移量的系統，包括： 讀取以矩陣表示的原始正弦圖的裝置，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一 周的數據得到的； 計算原始正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數的裝置； 確定CT工作區域在探測器上的投影區間的裝置； 確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號的裝置；以及 基于所述投影區間和所述序號確定CT中心偏移量的裝置。
6. -種自動標定CT中心偏移量的方法，包括步驟： 讀取以矩陣表示的原始正弦圖，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一周的數 據得到的； 在原始正弦圖每行數據中任意兩個點之間插值K個點，得到重采樣的正弦圖； 計算重采樣的正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數； 確定CT工作區域在探測器上的投影區間； 確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號；以及 基于所述K值、所述投影區間、和所述序號確定CT中心偏移量。
7. 如權利要求6所述的方法，其中，所述探測器具體為弧形線陣探測器或直線形線陣 探測器或面陣探測器。
8. 如權利要求6所述的方法，其中，將所述序號與所述投影區間的中點之間的差值除 以K得到的商確定為CT中心偏移量。
9. 如權利要求6所述的方法，其中，確定CT工作區域在探測器上的投影區間的步驟包 括： 將重采樣的正弦圖的所有行相加進行平均，得到一行信號； 將該行信號左側空氣值的標準差作為參考值，將信號中大于5倍標準差的部分確定為 CT工作區域在探測器上的投影區問。
10. -種自動標定CT中心偏移量的系統，包括： 讀取以矩陣表示的原始正弦圖的裝置，所述原始正弦圖是基于探測器采集轉臺旋轉一 周的數據得到的； 在原始正弦圖每行數據中任意兩個點之間插值K個點，得到重采樣的正弦圖的裝置； 計算重采樣的正弦圖中每一列的前半子列與后半子列之間的互相關系數的裝置； 確定CT工作區域在探測器上的投影區間的裝置； 確定所述投影區間的互相關系數的最大值所對應的探測器單元的序號的裝置；以及 基于所述K值、所述投影區間、和所述序號確定CT中心偏移量的裝置。
【文檔編號】G06T11/00GK104424654SQ201310363260
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】肖永順, 李俊江, 葉青 申請人:清華大學, 北京固鴻科技有限公司