一种标定及校准平板CT几何参数的模体及方法与流程

本发明涉及生物医学成像，具体涉及一种标定及校准平板ct几何参数的模体及方法。

背景技术：

1、计算机断层扫描(computed tomography,ct)技术是一种广泛用于工业无损检测以及生物医学领域的检测技术。ct的重建算法的重要前提条件是准确的几何参数信息，而由于加工，安装等实际限制条件，实际的几何参数跟设计值往往有偏差，因此对任何ct系统来说，能够得到尽可能准确的几何参数尤为重要。

2、现有的方法侧重于旋转中心偏移量的测量，可以通过线模体扫描，几何方法，求投影重心等不同的方法来测量旋转中心偏移量，而在对线性平板ct来说，只获得一个旋转中心的偏移量是不够的，因为实际的系统中，焦点通过旋转中心在探测器上的投影线并不一定垂直于探测器，这种不垂直仍然会影响重建精度；除此之外，焦点到扫描中心的距离偏差以及探测器本身的在不同角度的倾角等都会对重建结果禅师负面影响。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种标定及校准平板ct几何参数的模体及方法，克服了现有技术的不足，通过使用一个简单的模体，以实现快速获得所有线阵平板ct的关键几何参数。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种标定及校准平板ct几何参数的模体，包括框架，所述框架的四个边角位置分别安装有金属丝，四条所述金属丝相互平行，且四条所述金属丝的横截面位于一个长方形的四个角位置处，所述框架下方设置有支撑接口，用于与模体支架的转盘相连接。

4、本发明还公开了一种应用有上述模体的标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

5、s1：将模体以预设的摆位定位在模体支架的转盘上，使得四根金属丝所在的长方形的其中一对对边与探测器在旋转角度为90度的位置接近平行，而焦点与长方形的中心连线的延长线在探测器长度投影靠近探测器的中心位置，再连续采集一圈360度的投影数据；

6、s2：计算旋转中心：利用旋转角度为β和β+180°的投影数据具有几何对称关系，通过互相关性计算，得出旋转中心在探测器上的投影nc；

7、s3：处理投影的数据，并在目标范围内对每个投影数据提取金属丝在探测器一排内的投影n1,n2,n3,n4，计算得到参数c,d,l1和l2，其中，c＝n3-n2,d＝n4-n1,l1＝n2-n1,l2＝n4-n3；

8、s4：根据步骤s3的计算结果，结合模体的几何尺寸以及在步骤s2中获得的投影nc，计算出k,h,h,和np；

9、s5：计算出焦点至探测器距离sdd和焦点至旋转中心距离sod；根据nc和np计算出探测器在phi向上的偏角δφ。其中phi为探测器在旋转方向的偏移角度。

10、优选地，所述s2中，旋转中心在探测器上的投影nc的计算方法如下：

11、p＝p(βi,sn)；i＝0,1,…i-1,其中i为一圈的投影个数；n＝0,1,…n-1,n为每排探测器的通道个数；

12、将一圈的投影数据，以180度间隔分为两组：

13、x＝p1＝p(β1,sn),β1∈[0,π),n＝0,1,…n-1；

14、y＝p2＝p(β2,sn),β2＝β1+π,β2∈[π,2π),n＝0,1,…n-1；

15、对同一排的探测器每一个通道计算p1和p2的互相关性ρn，n＝0,1,…n-1；并拟合求得取得最大值的ρc做对应的通道nc；

16、其中：

17、优选地，所述s3中，具体包含以下步骤：

18、首先取以下两组投影：

19、p1′＝p(β1′,sn),β1′∈[90°-5°,90°+5°],n＝0,1,…n-1；

20、p2′＝p(β2′,sn),β2′＝β1+180°,n＝0,1,…n-1；

21、对投影数据处理并在目标范围内对每个投影数据提取金属丝在探测器一排内的投影n1,n2,n3,n4；

22、模体的输入参数，四条金属丝的横截面构成的长方形的长和宽为a和b；

23、取参数：c＝n3-n2,d＝n4-n1,l1＝n2-n1,l2＝n4-n3。

24、优选地，所述s4中，k,h,h,和np的几何关系分别为：

25、np＝n4-d*l2/(d-c)

26、k＝|np-nc|

27、h＝b*d*(c-a)/(d-c)

28、h＝b*d*c/(a*(d-c))。

29、优选地，所述s5具体包括以下步骤：

30、计算投影序列p1′和p2′对应的h和h序列：h1′,h1′,h2′,h2′；

31、计算并获取使得h1′和h2′对称投影的差值为最小值时对应的角度βp，则对应角度βp的hp和hp＝sdd；

32、δφ＝atan(k/hp)

33、求出对应角度βp+180°对应的hp′和hp′；再根据几何关系得出：

34、sod＝0.5*(2hp-b-hp-hp′)/cos(δφ)。

35、本发明提供了一种标定及校准平板ct几何参数的模体及方法。具备以下有益效果：通过将各个端面定位键放置到上模上表面的各个第一定位槽内，以实现对上模杆和上模之间的定位效果，并且在工作时，压机压力会通过上模杆直接作用在上模上，并不需要其它零部件进行转接，因此也避免需要很高的加工和配合精度。另外即使侧面连接板的螺钉孔加工有些许偏差，也可以在螺钉孔和螺钉的装配间隙内进行调整。从而可节约模具加工成本、减少制作时间，并可提高模具使用寿命。

技术特征：

1.一种标定及校准平板ct几何参数的模体，其特征在于：包括框架(1)，所述框架(1)的四个边角位置分别安装有金属丝(2)，四条所述金属丝(2)相互平行，且四条所述金属丝(2)的横截面位于一个长方形的四个角位置处，所述框架(1)下方设置有支撑接口(3)，用于与模体支架的转盘相连接。

2.一种应用有权利要求1所述的模体的标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：所述s2中，旋转中心在探测器上的投影nc的计算方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：所述s3中，具体包含以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：所述s4中，k，h，h，和np的几何关系分别为：

6.根据权利要求5所述的一种标定及校准平板ct几何参数的方法，其特征在于：所述s5具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种标定及校准平板CT几何参数的模体及方法，针对平面扇形束CT系统。采集并提取特定投影角度下线模体的投影数据，根据模体投影数据和模体数据确定关键几何参数：焦点到探测器距离FDD，焦点到扫描中心距离FOD，焦点过扫描中心在探测器上的投影对应的探测器通道位置Nc，焦点到探测器最近距离，也就是焦点在探测器上的垂线投影对应的通道位置Np，从而确定探测器在系统旋转方向的偏移角度phi，以及探测器本身的偏转扭角；在确定相应的参数后经过相应的几何尺寸调整，使得平板CT的几何参数处于最佳状态，从而消除因为几何参数不准而导致的重建图像伪影。

技术研发人员：潘健华
受保护的技术使用者：上海分理科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24