本发明涉及工业ct,具体涉及一种ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法。
背景技术:
1、工业ct,即计算机x射线断层扫描技术,是一种高精度、非破坏性的检测手段。它基于x射线或γ射线等辐射源,利用不同物质对辐射吸收效果的差异性,通过高灵敏度的探测器阵列收集数据,随后利用计算机进行复杂的图像重建处理。这一过程能够生成被检测物体的高分辨率断面层或三维立体图像,使得隐藏在物体内部的细微结构和差异得以清晰展现。
2、具体来说,当x射线或射线γ穿透被检测物体时,其强度会根据物体内不同物质的密度、厚度及原子组成等因素而发生衰减。这些衰减信息被探测器捕捉并转换为数字信号,随后由计算机系统进行复杂的数学运算和图像重建算法处理,最终生成反映物体内部结构的三维图像。
3、值得注意的是,为了获得准确的图像重建结果,必须精确掌握扫描过程中ct系统的各项参数状态。这些参数包括但不限于辐射源的强度、探测器的灵敏度、扫描几何参数等,它们对于最终图像的质量至关重要。因此,在实际应用中,通常需要在ct系统上提前进行一系列校准和测量,以确保所有参数都处于最佳状态。
4、为了进一步提高ct系统的校准精度和效率,研究人员还开发了多种先进的参数计算模型。例如,中国专利cn200910162329.7就提出了一种基于四个小球的ct系统参数计算模型。该模型通过利用已知大小和材质的小球作为校准标准,为了ct系统的各项参数进行精确测量和计算,想提高图像重建的准确性和可靠性。对于四个小球的四点模型精度要求较高,并非人眼可以观察进行调整,而需要精准一起的测量,并且对于四点模型的参数计算流程过于复杂,一旦一个点的计算数据存在误差则会影响所有的数据检测结果。
5、另外需要获得准确的ct投影几何参数, 其中一维投影的中心位置是非常重要的一项参数。 理论上投影中心与探测器的中心单元是重合的, 但ct的安装过程中难以将二者完全调整一致, 因此, 实际应用中探测器中心与投影中心往往并不重合,若不对该参数进行校正,所得到的重建图像将存在伪影。
技术实现思路
1、本技术提供一种ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,用以解决现有技术中于四点模型的参数计算流程过于复杂,并且导致调整工业ct的投影时间较长的缺陷;另外对于投影中心与探测器的中心单元是重合调整方式不佳的问题。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
3、一种ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,包括:ct发光基点、被检测物、探测器感应板,被检测物位于ct发光基点与探测器感应板之间,其中,包括:第一定位平台、第二定位平台以及第三定位平台,ct发光基点设在第一定位平台上、被检测物设在第二定位平台上、探测器感应板设在第三定位平台上,第一定位平台、第二定位平台以及第三定位平台位于同一轴线上;
4、被检测物的区域放置检测板,检测板内设有至少四个检测球,由四个检测球围成一个被检测区域,ct发光基点发出光锥射向检测板,检测板的投影与检测球的投影均投射至探测器感应板内;
5、其ct发光基点的位置与探测器感应板的计算与调整方法的步骤如下:
6、步骤100:第一定位平台与第三定位平台为一动点,第二定位平台为固定点,通过手动将第一定位平台、第二定位平台以及第三定位平台放置在一直线上形成初始位置;
7、步骤200:调整ct发光基点的光锥照射至探测器感应板内;
8、开启ct发光基点,通过调整第一定位平台的z、x的位移,调整第三定位平台x、y的位移,将检测板的投影调整在探测器感应板内显示;
9、步骤300:记录检测球投影到探测器感应板的点位;
10、探测器感应板在初始位置时,进行第一次四点数据的采集;
11、探测器感应板面向ct发光基点进行面偏移,进行第二次四点数据的采集;
12、步骤400:将第一次四点数据与第二次四点数据结合,计算出四条直线;
13、步骤500:计算出四条直线的交点,将四条直线的交点定为ct发光基点的中心坐标;
14、步骤600:预设探测器感应板的中心点,利用第三点位的移动调整探测器感应板位置,使其探测器感应板的中心点与ct发光基点的坐标调整到同一轴线上。
15、步骤700:进行校验,探测器感应板被光锥射线到的区域进行感应校验。
16、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤100中,可自动化控制第一定位平台进行x、z方向位移,可自动化控制第三定位平台进行y、z方向位移。
17、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤200中,检测板内嵌有感应球a、感应球b、感应球c、感应球d;感应球a、感应球b、感应球c、感应球d的密度显著大于检测板的密度。
18、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤300中,ct发光基点的光锥照射到检测板上后,在初始位置的探测器感应板面上留下感应球a的投影点、感应球b的投影点、感应球c的投影点、感应球d的投影点,分别形成初始四点数据分别为:ap0(apx0,apy0,apz0)、bp0(bpx0,bpy0,bpz0)、cp0(cpx0,cpy0,cpz0)、dp0(dpx0,dpy0,dpz0);
19、探测器感应板面朝向第二定位平台进行第一次偏移,在探测器感应板面上留下感应球a的投影点、感应球b的投影点、感应球c的投影点、感应球d的投影点,分别形成第一次四点数据分别为:ap1(apx1,apy1,apz1)、bp1(bpx1,bpy1,bpz1)、cp1(cpx1,cpy1,cpz1)、dp1(dpx1,dpy1,dpz1)。
20、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤400中,利用ap0(apx0,apy0,apz0)与ap1(apx1,apy1,apz1)计算出感应球a的投影直线;
21、利用bp0(bpx0,bpy0,bpz0)与bp1(bpx1,bpy1,bpz1),计算出感应球b的投影直线;
22、利用cp0(cpx0,cpy0,cpz0)与cp1(cpx1,cpy1,cpz1),计算出感应球c的投影直线;
23、利用dp0(dpx0,dpy0,dpz0)与dp1(dpx1,dpy1,dpz1),计算出感应球d的投影直线。
24、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤500中,四条直线的交点基于向量方法计算出ct发光基点的中心点的步骤如下:
25、步骤510:从四条投影直线中选取任意定义两条投影直线作为第一组;
26、步骤520:利用第一组的两条投影直线,计算两条投影直线的最小公垂线 ;
27、步骤530:计算两个垂足的中心点,定为ct发光基点的中心点。
28、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤600中,探测器感应板的中心点的坐标为(宽度的中点,高度的中点);
29、ct发光基点的中心点与探测器感应板的中心点位于同一水平线上,且位于同一轴线上。
30、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤600中,在调整ct发光基点的中心点与探测器感应板面的中心点时,当第三定位平台的移动达到极限位置时,再由第一定位平台进行位移进行调整,直至ct发光基点的中心点与探测器感应板面的中心点位于同一轴线上。
31、该轴线是由ct发光基点的中心点、被检测物的中心以及探测器感应板面的中心点所形成的。
32、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤700中,对位移后的ct发光基点的中心点以及探测器感应板的中心点进场校验,其校验的方法如下:
33、探测器感应板面朝向第二定位平台再进行至少四次偏移,分别为第二次四点数据、第三次四点数据、第四次四点数据、第五次四点数据;
34、第二次四点数据分别为:ap2(apx2,apy2,apz2)、bp2(bpx2,bpy2,bpz2)、cp2(cpx2,cpy2,cpz2)、dp2(dpx2,dpy2,dpz2);
35、第三次四点数据分别为:ap3(apx3,apy3,apz3)、bp3(bpx3,bpy3,bpz3)、cp3(cpx3,cpy3,cpz3)、dp3(dpx3,dpy3,dpz3);
36、第四次四点数据分别为:ap4(apx4,apy4,apz4)、bp4(bpx4,bpy4,bpz4)、cp4(cpx4,cpy4,cpz4)、dp4(dpx4,dpy4,dpz4);
37、第五次四点数据分别为:ap5(apx5,apy5,apz5)、bp5(bpx5,bpy5,bpz5)、cp5(cpx5,cpy5,cpz5)、dp5(dpx5,dpy5,dpz5);
38、采集四次的四点数据,将四次的四点数据与第一次四点数据、初始四点数据结合,利用直线拟合分别计算出感应球a的直线拟合投影直线、感应球b的直线拟合投影直线、感应球c的直线拟合投影直线、感应球d的直线拟合投影直线;
39、利用四条直线拟合的投影直线,参照步骤500中的步骤第二次计算出ct发光基点的中心坐标;
40、第二次计算出ct发光基点的中心坐标与第一次计算出ct发光基点的中心坐标的阈值小于等于10个像素点记为合格完成调整;
41、第二次计算出ct发光基点的中心坐标与第一次计算出ct发光基点的中心坐标的阈值大于10个像素点记为不合格,即进入步骤300中进入循环测试阶段。
42、上述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其中,步骤700中,感应球a的直线拟合投影直线所参照的点依次为:ap0(apx0,apy0,apz0),ap1(apx1,apy1,apz1),ap2(apx2,apy2,apz2),ap3(apx3,apy3,apz3),ap4(apx4,apy4,apz4),ap5(apx5,apy5,apz5);
43、感应球b的直线拟合投影直线所参照的点依次为:bp0(bpx0,bpy0,bpz0),bp1(bpx1,bpy1,bpz1),bp2(bpx2,bpy2,bpz2),bp3(bpx3,bpy3,bpz3),bp4(bpx4,bpy4,bpz4),bp5(bpx5,bpy5,bpz5);
44、感应球c的直线拟合投影直线所参照的点依次为:cp0(cpx0,cpy0,cpz0),cp1(cpx1,cpy1,cpz1),cp2(cpx2,cpy2,cpz2),cp3(cpx3,cpy3,cpz3),cp4(cpx4,cpy4,cpz4),cp5(cpx5,cpy5,cpz5);
45、感应球d的直线拟合投影直线所参照的点依次为:dp0(dpx0,dpy0,dpz0),dp1(dpx1,dpy1,dpz1),dp2(dpx2,dpy2,dpz2),dp3(dpx3,dpy3,dpz3),dp4(dpx4,dpy4,dpz4),dp5(dpx5,dpy5,dpz5);
46、直线拟合投影直线采用最小二乘法拟合所得来的。
47、本发明的一种ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,采用了如上的方案具有以下的效果:
48、1、降低了对用于矫正的四点模型精确计算的繁琐操作,只要采用简易的、精度要求较低的四点模型,只通过手动加工就可满足要求;
49、2、利用了ct发光基点与探测器感应板的自动化位移,以及其直线拟合的校验方法,能够实时求得当前投影参数,实现了ct发光基点中心点与探测器感应板中心点对准的自动化调整。
1.一种ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,包括:ct发光基点、被检测物、探测器感应板,被检测物位于ct发光基点与探测器感应板之间,其特征在于,包括:第一定位平台、第二定位平台以及第三定位平台,ct发光基点设在第一定位平台上、被检测物设在第二定位平台上、探测器感应板设在第三定位平台上,第一定位平台、第二定位平台以及第三定位平台位于同一轴线上;被检测物的区域放置检测板,检测板内设有至少四个检测球,由四个检测球围成一个被检测区域,ct发光基点发出光锥射向检测板,检测板的投影与检测球的投影均投射至探测器感应板内;其ct发光基点的位置与探测器感应板的计算与调整方法的步骤如下:
2.根据权利要求1所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤100中,可自动化控制第一定位平台进行x、z方向位移,可自动化控制第三定位平台进行y、z方向位移。
3.根据权利要求2所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤200中,检测板内嵌有感应球a、感应球b、感应球c、感应球d;感应球a、感应球b、感应球c、感应球d的密度显著大于检测板的密度。
4.根据权利要求3所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤300中,ct发光基点的光锥照射到检测板上后,在初始位置的探测器感应板面上留下感应球a的投影点、感应球b的投影点、感应球c的投影点、感应球d的投影点,分别形成初始四点数据分别为:ap0(apx0,apy0,apz0)、bp0(bpx0,bpy0,bpz0)、cp0(cpx0,cpy0,cpz0)、dp0(dpx0,dpy0,dpz0);
5.根据权利要求4所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤400中,利用ap0(apx0,apy0,apz0)与ap1(apx1,apy1,apz1)计算出感应球a的投影直线;
6.根据权利要求5所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤500中,四条直线的交点基于向量方法计算出ct发光基点的中心点的步骤如下:
7.根据权利要求6所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤600中,探测器感应板的中心点的坐标为(宽度的中点,高度的中点);ct发光基点的中心点与探测器感应板的中心点位于同一水平线上,且位于同一轴线上。
8.根据权利要求7所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤600中,在调整ct发光基点的中心点与探测器感应板面的中心点时,当第三定位平台的移动达到极限位置时,再由第一定位平台进行位移进行调整,直至ct发光基点的中心点与探测器感应板面的中心点位于同一轴线上;该轴线是由ct发光基点的中心点、被检测物的中心以及探测器感应板面的中心点所形成的。
9.根据权利要求8所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤700中,对位移后的ct发光基点的中心点以及探测器感应板的中心点进场校验,其校验的方法如下:
10.根据权利要求9所述的ct系统中心投影参数自动化计算与调整方法,其特征在于,步骤700中,感应球a的直线拟合投影直线所参照的点依次为:ap0(apx0,apy0,apz0),ap1(apx1,apy1,apz1),ap2(apx2,apy2,apz2),ap3(apx3,apy3,apz3),ap4(apx4,apy4,apz4),ap5(apx5,apy5,apz5);