CN113749676A - 一种实现ct精确校直的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现CT精确校直的方法，具体说是一种实现CT的球管焦点x‑轴位置以及iso通道精确校直的迭代计算方法，在CT校直过程中，根据扫描得到的投影数据，结合探测器的每一个通道具体的光束的方向的角度信息，通过迭代的方法，精确计算出iso通道的位置以及球管焦点在x‑轴的位置坐标，进而确定球管焦点位置的调整量，然后对球管焦点进行机械调整，如此反复，使得iso通道达到期望位置，最终实现对CT***的精确校直。本发明能够计算和实现球管焦点的位置以及iso通道的精确校直。

Description

一种实现CT精确校直的方法
技术领域
本发明涉及一种实现CT精确校直的方法，具体说是一种实现CT的球管焦点x-轴位置以及iso通道精确校直的迭代计算方法。
背景技术
CT***的校直是CT***的设计和制造过程种的一个重要步骤。在CT校直过程中，操作者通过机械调整球管焦点在x-轴的位置，以及扫描一个偏心放置的截面为圆形的细长金属pin，得到扫描投影数据，然后通过计算得到iso通道的位置以及焦点的位置，如此反复进行，直到计算得到的iso通道的值与设计的期望值之间的误差小于某一规定值。
传统方法在计算iso通道时，先计算每一个view的金属pin的基于通道数的重心所在的通道，然后进行平均。但是，对于具有以下特点的现代CT，由于通道的光束方向的角度分布不均匀，传统的计算方法存在较大的误差：
1）具有飞焦点扫描的功能，此时焦点位置偏离探测器圆弧的圆点位置。
2）某些大口径CT，焦点位置距离探测器圆弧的原点有40~60厘米左右的距离。
3）配置由多模块组成的探测器的CT，模块之间存在一定的间隙。
发明内容
针对上述技术不足，本发明的目的是提供一种能够计算和实现球管焦点的位置以及iso通道的精确校直的实现CT精确校直的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现CT精确校直的方法，包括以下步骤：
1）扫描细长金属pin，得到扫描的投影数据；
2）假定球管焦点位于期望位置；
3）根据CT的几何布局，计算对应的iso通道位置；
4）根据CT的几何布局，计算出探测器的每一个通道的入射光束的方向的角度信息，即该光束与y-轴的夹角；
5）利用扫描的投影数据，计算每一个view的所有通道的金属投影值相对于各个通道的光束角度的重心值，该值表示投影重心所在的光束方向的角度；
6）平均所有view下的投影重心值，得到iso通道所对应的光束方向的角度
Figure 666556DEST_PATH_IMAGE001
；
7）计算球管焦点的x-轴的新位置f；
8）重复3）到7），直到达到规定的迭代次数，或者相邻两次计算得到的球管焦点的x-坐标的误差小于某一规定值，或者相邻两次计算得到的iso通道的值的误差小于某一规定值；
9）根据计算得到的球管焦点的x-坐标，计算焦点位置的调整量d，对球管焦点位置进行机械调整；
10）重复1）到9），直到扫描和计算得到的iso通道的值与设计的期望值之间的误差小于某一规定值,完成CT的精确校直。
优选地，所述步骤8）中规定的迭代次数为30次，相邻两次计算得到的球管焦点的x-坐标的误差小于1.0e-4 mm，相邻两次计算得到的iso通道的值的误差小于1.0e-3通道。
优选地，所述步骤10）中直到扫描和计算得到的iso通道的值与设计的期望值之间的误差小于1.0e-3 通道，完成CT的精确校直。
优选地，根据传统方法计算iso通道以及对应的焦点位置，将其设定为初始的焦点位置，来加速迭代计算过程。
优选地，把机械调整前的球管焦点位置设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。
优选地，把机械调整前的球管焦点位置与期望位置的平均值设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明方法能够适应传统CT***以及现代复杂CT***，实现球管焦点的位置以及iso通道的精确校直。
2.利用球管焦点的位置以及iso通道的精确校直的优点，本发明方法能够提高CT***的空间分辨率，减少频率混叠伪影。
附图说明
图1是iso通道以及球管焦点的位置f和调整量d；
图2是金属pin的投影值曲线；
图3是金属pin的最大投影值邻域的通道的角度及其差分；
图4是iso通道以及焦点位置的迭代计算过程；
图5是iso通道的计算结果；
图6是CT精确校直的流程图；
图7是将根据传统方法计算的焦点位置作为初始值的CT精确校直的流程图；
图8是将机械调整前的焦点位置作为初始值的CT精确校直的流程图；
图9是将机械调整前的焦点位置与期望位置的平均值作为初始值的CT精确校直的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，但并不是对本发明保护范围的限制。
在CT校直过程中，操作者通过机械调整球管焦点在x-轴的位置，使得iso通道的位置达到期望的理想值。此过程需要扫描一个偏心放置的截面为圆形的细长金属pin(直径约5mm的圆柱体），得到扫描投影数据，该数据由n个view的投影数据组成。根据投影数据，结合探测器的每一个通道具体的光束的方向的角度信息，通过迭代的方法，可以精确计算出iso通道的位置以及球管焦点在x-轴的位置坐标。
本发明通过仿真计算来比较iso通道的计算结果，如图5所示，针对一种按照特定几何布局的CT***，按照传统方法，iso通道是330.8081；按照本发明的计算方法，iso通道是330.8297；实际的iso通道是330.8299。本发明的计算方法的结果与实际结果的误差为-0.0002个通道，本发明的计算方法的结果比传统方法更为精确。
如图1所示，CT***的校直涉及到球管和探测器，此二者围绕旋转中心iso进行旋转，对偏心放置的金属pin进行扫描，收集到的扫描投影数据被送到计算机或者特定处理器进行处理和精确计算，得到实际的iso通道以及球管焦点的实际位置，通过与期望的iso通道进行对比进一步得到球管焦点位置的调整量，然后对球管焦点位置进行进行机械调整，继续扫描金属pin,如此反复，使得iso通道达到期望位置，最终实现对CT***的精确校直。
本发明的特点在于，根据扫描得到的投影数据，结合探测器的每一个通道具体的光束的方向的角度信息，通过迭代的方法，精确计算出iso通道的位置以及球管焦点在x-轴的位置坐标。
如图6和图1所示，具体的扫描和计算过程为：
1）如图1所示，扫描细长金属pin，得到如图2所示的扫描的投影数据。
2）假定球管焦点位于期望位置。
3）根据CT的几何布局，计算对应的iso通道位置。
4）根据CT的几何布局，计算出探测器的每一个通道的入射光束的方向的角度信息，即该光束与y-轴的夹角，如图3所示。
5）利用扫描的投影数据，计算每一个view的所有通道的金属投影值相对于各个通道的光束角度的重心值，该值表示投影重心所在的光束方向的角度。
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure 597603DEST_PATH_IMAGE003
表示view i,通道j的投影值,
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示view i,通道j的方向的角度，m表示总的通道数，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示view i的投影重心所在的光束方向的角度。
6）平均所有view下的投影重心值，得到iso通道所对应的光束方向的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
7） 计算球管焦点的x-轴的新位置f。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中D表示球管焦点到iso的距离。
8）重复3）到7），直到达到规定的迭代次数(例如30次)， 或者相邻两次计算得到的球管焦点的x-坐标的误差小于某一规定值（例如1.0e-4 mm）。 或者相邻两次计算得到的iso通道的值的误差小于某一规定值（例如1.0e-3 通道），如图4所示。
9）根据计算得到的球管焦点的x-坐标，计算焦点位置的调整量d，对球管焦点位置进行机械调整。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中d为调整量，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为期望的焦点位置，代表期望的iso通道的光束角度所对应的焦点位置。
10）重复1）到9），直到扫描和计算得到的iso通道的值与设计的期望值之间的误差小于某一规定值（例如1.0e-3通道）,完成CT的精确校直。
为了加速迭代计算过程，可以采样多种方法设定球管焦点的初始位置。如图1和图7所示，扫描金属pin后，可以根据传统方法计算iso通道以及对应的焦点位置，将其设定为初始的焦点位置。传统方法根据金属pin在每一个通道的投影值以及其所在的通道数来计算iso通道，这一计算过程忽略了具体通道方向的角度信息，其结果并不精确，但它也是对真实结果的一种逼近或者近似，因此可以用来作为焦点位置的初始值来加速迭代过程。
设定球管焦点的初始位置的第2种方法，如图1和图8所示，可以把机械调整前的球管焦点位置设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。
设定球管焦点的初始位置的第3种方法，如图1和图9所示，可以把机械调整前的球管焦点位置与期望位置的平均值设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。

Claims (6)

1.一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）扫描细长金属pin，得到扫描的投影数据；
2）假定球管焦点位于期望位置；
3）根据CT的几何布局，计算对应的iso通道位置；
4）根据CT的几何布局，计算出探测器的每一个通道的入射光束的方向的角度信息，即该光束与y-轴的夹角；
5）利用扫描的投影数据，计算每一个view的所有通道的金属投影值相对于各个通道的光束角度的重心值，该值表示投影重心所在的光束方向的角度；
6）平均所有view下的投影重心值，得到iso通道所对应的光束方向的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
7）计算球管焦点的x-轴的新位置f；
8）重复步骤3）到7），直到达到规定的迭代次数，或者相邻两次计算得到的球管焦点的x-坐标的误差小于某一规定值，或者相邻两次计算得到的iso 通道的值的误差小于某一规定值；
9）根据计算得到的球管焦点的x-坐标，计算焦点位置的调整量d，对球管焦点位置进行机械调整；
10）重复1）到9），直到扫描和计算得到的iso 通道的值与设计的期望值之间的误差小于某一规定值,完成CT的精确校直。
2.根据权利要求1所述的一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：所述步骤8）中规定的迭代次数为30次，相邻两次计算得到的球管焦点的x-坐标的误差小于1.0e-4 mm，相邻两次计算得到的iso通道的值的误差小于1.0e-3通道。
3.根据权利要求1所述的一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：所述步骤10）中直到扫描和计算得到的iso通道的值与设计的期望值之间的误差小于1.0e-3 通道，完成CT的精确校直。
4.根据权利要求1所述的一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：
根据传统方法计算iso通道以及对应的焦点位置，将其设定为初始的焦点位置，来加速迭代计算过程。
5.根据权利要求1所述的一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：把机械调整前的球管焦点位置设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。
6.根据权利要求1所述的一种实现CT精确校直的方法，其特征在于：把机械调整前的球管焦点位置与期望位置的平均值设定为初始焦点位置，来加速迭代计算过程。
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