CN113876346B - 一种倾斜图像的迭代校正方法 - Google Patents

一种倾斜图像的迭代校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113876346B
CN113876346B CN202111352681.4A CN202111352681A CN113876346B CN 113876346 B CN113876346 B CN 113876346B CN 202111352681 A CN202111352681 A CN 202111352681A CN 113876346 B CN113876346 B CN 113876346B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flat panel
panel detector
inclination angle
ellipse
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111352681.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113876346A (zh
Inventor
程敏
詹坤烽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tuodao Medical Technology Co Ltd
Original Assignee
Tuodao Medical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tuodao Medical Technology Co Ltd filed Critical Tuodao Medical Technology Co Ltd
Priority to CN202111352681.4A priority Critical patent/CN113876346B/zh
Publication of CN113876346A publication Critical patent/CN113876346A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113876346B publication Critical patent/CN113876346B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4064—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis specially adapted for producing a particular type of beam
    • A61B6/4085—Cone-beams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种倾斜图像的迭代校正方法，包括：(1)CT扫描标定模体得到其在探测器上的投影图像，获取投影图像中各钢珠中心坐标；(2)计算两层钢珠投影到探测器上的椭圆的参数；(3)根据设计参数、椭圆参数及射线源至探测器距离计算当前探测器倾角；(4)校正探测器，计算校正后椭圆参数及射线源到探测器的实际距离；(5)计算探测器校正后倾角；(6)判断校正后倾角是否小于预设阈值，若是，则结束循环；否则，以校正后倾角与当前倾角之和作为最新倾角，返回步骤(4)。本发明依据透视模型理论，利用探测器在不同方向旋转引起投影大小的变化计算角度误差，在保证精度的同时提高了角度求解的鲁棒性。

Description

一种倾斜图像的迭代校正方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种倾斜图像的迭代校正方法。
背景技术
锥形束CT技术是采用X射线光源和平板探测器对物体进行旋转扫描，获取物体在不同角度下的投影，然后运用锥形束反投影重建算法获取物体三维图像的技术。实现锥形束反投影重建算法，需要为其提供由X射线源、探测器和物体组成***的几何参数。这些几何参数对重建图像的分辨率和伪影等有重要影响，为获取高质量的重建CT图像，需要精确标定这些几何参数。
现有几何参数标定方法主要依赖于二维图像信息，多采用分步求解的几何标定方法，这些标定方法往往没有考虑各个几何参数间的相互影响问题，如探测器在不同方向倾斜情况下的影响及CT设备在不同旋转角度间形变造成的相互影响；另外，现有标定方法多采用“汇聚点”计算倾角，但由于不同方向角度倾斜的影响，“汇聚点”的求解精度波动较大，从而影响整体的几何参数标定精度。
发明内容
发明目的：为解决上述问题，本发明提供了一种倾斜图像的迭代校正方法，在保证精度的同时提高了角度求解的鲁棒性。
技术方案：
一种倾斜图像的迭代校正方法，包括步骤：
(1)通过CT对标定模体进行扫描得到标定模体在平板探测器上的投影图像，并获取图像中各钢珠的中心坐标，其中，钢珠设置为两层并平行排布在标定模体内，每层钢珠组成一个标准的圆形；
(2)分别计算得到投影图像上形成的椭圆的方程，并据此求解对应的椭圆参数；
(3)根据标定模体的设计参数及步骤(2)得到的椭圆参数及射线源至平板探测器距离计算得到当前平板探测器相对于其理想位置的当前倾角，其中射线源至平板探测器距离的初始值为设计值；
(4)以平板探测器当前倾角对图像进行倾角校正，并计算校正后椭圆参数及射线源到平板探测器的实际距离；
(5)根据标定模体的设计参数及步骤(4)得到椭圆参数及射线源到平板探测器的实际距离计算得到平板探测器校正后相对于其理想位置的校正后的倾角；
(6)判断步骤(5)中校正后的倾角是否小于预设阈值，若是，则结束循环；否则，以步骤(5)得到的校正后的倾角与步骤(4)中的当前倾角之和作为最新的当前倾角，返回步骤(4)。
所述步骤(1)中，所述标定模体中，每层钢珠的数量设置为4～16个，钢珠的直径设为1～5mm。
所述标定模体中，每个钢珠的直径相同。
每层钢珠的数量设置为12个，每个钢珠的直径设为2mm。
所述标定模体为圆柱体，两层钢珠对称排布在标定模体的中心的上下两侧。
所述步骤(1)中，获取其中各钢珠的中心坐标具体为：
对图像进行高斯滤波及阈值分割，并以钢珠投影的像素点个数确定分割阈值，通过自适应阈值分割算法初步提取钢珠的位置坐标，并据此对钢珠进行边缘提取分割，获取各钢珠的精确轮廓，采用最小二乘法进行椭圆拟合获取得到各钢珠中心坐标。
所述步骤(3)中计算平板探测器相对于其理想位置的倾角具体为：
平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φ，绕平行于其水平边的轴线的倾角为θ；
根据式(1)、(2)分别计算得到对应倾角φi和θi；
其中，V0φ、V1φ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2φ、V3φ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V0θ、V1θ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其水平边的轴线的倾角为θi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2θ、V3θ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其水平边的轴线的倾角为θi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；d2为射线源到平板探测器的距离，其初始值为设计值。
所述步骤(3)中计算平板探测器相对于其理想位置的倾角还包括：以对应倾角φi和θi对投影图像进行倾斜校正，获取校正后图像内的椭圆参数，并据此计算平板探测器绕射线源在平板探测器投影与射线源连线为轴线的倾角ηi。
所述倾角ηi的计算具体为：
V0φV1φ和V2φV3φ所在直线的交点为Pφ，Pφ在平板探测器上的垂点为Pa，由式(3)计算得到点Pa至原点O的距离dOa：
其中，dO1为上层椭圆中心至原点O的距离，dO2为下层椭圆中心至原点O的距离，a1、b1为上层椭圆方程的系数，a2、b2为下层椭圆方程的系数；
根据式(4)计算得到平板探测器绕射线源在平板探测器投影与射线源连线为轴线的倾角ηi：
η＝[d1aA(x，L1)+d2aA(x，L2)]/d12 (4)
其中，L1、L2分别表示V0φV1φ和V2φV3φ所在直线，A(x，L1)和A(x，L2)分别为和/>所在直线与平板探测器上平行于其水平边的轴线的夹角；d1a、d2a分别表示上下层椭圆中心至点Pa的距离，d12表示上下层椭圆中心之间的距离。
所述步骤(5)中计算校正后椭圆对应参数及射线源到实际平板探测器的距离具体为：
由式(5)计算得到射线源S在当前平板探测器所在的实际坐标系中的坐标值：
根据下式计算得到射线源S到实际平板探测器的实际距离d2：
所述步骤(6)具体为：
根据步骤(4)中的当前倾角计算此时射线源S到实际平板探测器的实际距离d2，并根据步骤(4)得到的椭圆参数结合式(1)、(2)(3)、(4)计算得到校正后的倾角φi′、θi′、ηi′；
若φi′的绝对值小于第一阈值，则令φi′＝0；若φi′的绝对值不小于第一阈值，则令φi+1＝φi+φi′作为最新当前倾角，并对图像进行倾角φi′的校正；
若θi′的绝对值小于第一阈值，则令θi′＝0；若θi′的绝对值不小于第一阈值，则令θi+1＝θi+θi′作为最新当前倾角，并对图像进行倾角θi′的校正；
若ηi′的绝对值小于第二阈值，则令ηi′＝0；若ηi′的绝对值不小于第二阈值，则令ηi+1＝ηi+ηi′作为最新当前倾角，并对图像进行旋转角ηi′的校正。
所述第一阈值设为δ＝0.00087rad，所述第二阈值设为δ1＝0.000087rad。
步骤(5)中，校正后的倾角小于预设阈值时，根据当前倾角计算标定参数，并输出。
有益效果：本发明依据透视模型理论，利用探测器在不同方向旋转引起物体投影大小的变化计算角度误差，在保证精度的同时提高了角度求解的鲁棒性。同时，为消除不同参数间的相互影响问题，本发明采用迭代标定，逐次校正的方式，在标定的过程中逐步校正几何参数误差，直至满足标定精度要求。
附图说明
图1为X射线源、标定模体及平板探测器的投影示意图；
图2为本发明的流程图；
图3为平板探测器存在倾角φ时标定模体投影示意图；
图4为平板探测器存在倾角θ时标定模体投影示意图；
图5为平板探测器同时存在倾角φ、θ时标定模体投影示意图；
图6为平板探测器存在倾角η时标定模体投影示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明揭示的实施例中，标定模体的设计参数如下：标定模体为圆柱形，在标定模体内平行排布两层钢珠，每层钢珠的数量为12，钢珠直径为2mm，每层12个钢珠安置在标准圆形轨道上，标准圆形轨道对称排布在标定模体的中心的上下两侧，使得两层钢珠对称排布在标定模体的中心的上下两侧，该标准圆形轨道的半径为R，单位mm；上下两个标准圆形轨道之间的竖直距离为D，单位mm。本发明采用锥形束CT的X射线源扫描标定模体并将其投影至平板探测器，X射线源穿过标定模体，X射线源发出的射线的中心线垂直于平板探测器，但是实际操作过程中，平板探测器相较于其理想位置会有角度偏差，本发明通过迭代计算得到平板探测器相较于理想位置的旋转角度，以校正几何参数误差。
具体的，在进行校正之前，将标定模体放置在视野中央，通过正位和侧位拍摄图像将其调整到视野的正中央，然后通过锥形束CT对标定模体进行旋转扫描，锥形束CT的旋转轴线与标定模体的中心线基本重合，得到序列图像，如图1所示，X射线源S发出X射线束穿过标定模体，投影在平板探测器上产生投影图像。上下两层钢珠形成的标准圆在平面探测器上的投影为椭圆，上下两个椭圆各自相距最远的顶点，即椭圆的长轴顶点分别为V0、V1、V2、V3。
图2为本发明的倾斜图像的迭代校正方法的流程图，如图2所示，本发明的倾斜图像的迭代校正方法包括如下步骤：
(1)通过锥形束CT对标定模体进行旋转扫描，获取得到标定模体在平板探测器上的投影图像；
(2)获取各钢珠的中心坐标：对单张投影图像进行高斯滤波及阈值分割，并以钢珠投影的像素点个数确定分割阈值，通过自适应阈值分割算法初步提取钢珠的位置坐标，并据此对钢珠进行边缘提取分割，获取各钢珠的精确轮廓，采用最小二乘法进行椭圆拟合获取得到各钢珠中心坐标；
(3)对步骤(2)得到的上下层钢珠按逆时针进行排序，并对上下层钢珠进行中心对称配对，则各对中心对称钢珠连线之间的交点即为标定体模的中心，并据此求解得到标定模体的中心点投影在平板探测器上的坐标；
(4)对上下层钢珠集合分别进行最小二乘椭圆拟合，分别获得上下层钢珠的椭圆方程，求解得到上下层钢珠在平板探测器上投影组成的椭圆的长轴顶点及椭圆中心坐标；
(5)计算平板探测器倾角；
图3为探测器存在倾角φ时标定模体在平板探测器上的投影示意图，如图3所示，虚线矩形表示平板探测器的理想位置，实线矩形表示平板探测器的实际位置；在平板探测器处于理想位置时，X射线源S穿过标定模体的中心的射线在平板探测器上的投影为O；以O点为原点，以穿过O点并平行于平板探测器的竖直边的轴线为y轴，穿过原点O并平行于平板探测器水平边的轴线x轴，穿过O点且同时垂直于x轴和y轴的轴为z轴建立理想坐标系；
则平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕y轴的倾角为φ时，平板探测器所在的实际坐标系与理想坐标系之间存在夹角，此时实际坐标系由xφ轴、yφ轴及zφ轴组成，其中，xφ轴为x轴绕y轴对应方向旋转角度φ得到，yφ轴与y轴一致，zφ轴为z轴绕y轴对应方向旋转角度φ得到；
图4为平板探测器存在倾角θ时标定模体在平板探测器上的投影示意图，如图4所示，虚线矩形表示理想情况下的平板探测器的理想位置，实线矩形表示平板探测器的实际位置；平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕x轴的倾角θ时，平板探测器实际所在的实际坐标系与平板探测器的理想位置所在的理想坐标系之间存在夹角，此时实际坐标系由xθ轴、yθ轴与zθ轴组成，其中，xθ轴与x轴一致，yθ轴为y轴绕x轴旋转角度θ得到，zθ轴为z轴绕x轴旋转角度θ得到；
图5为探测器同时存在倾角φ、θ时标定模体投影示意图，根据式(1)、(2)分别计算得到平板探测器存在的倾角φ和θ的当前倾角值φi和θi；
其中，V0φ、V1φ为平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕y轴的倾角为φi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2φ、V3φ为平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕y轴的倾角为φi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V0θ、V1θ为平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕x轴的倾角为θi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2θ、V3θ为平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕x轴的倾角为θi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；d1为X射线源S到标定模体中心的距离，d2为射线源S到平板探测器的距离，初次计算时，d1、d2为设计值，在后期迭代过程中，d1、d2的值为式(7)中计算得到的实际距离；
以前述计算得到的当前平板探测器存在倾角φi和θi对投影图像进行倾斜校正，获取校正后图像内的椭圆参数，并据此计算平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕z轴的倾角η的当前值ηi，图6为平板探测器存在倾角为η时标定模体投影示意图，具体计算如下：
如图3所示，V0φV1φ和V2φV3φ所在直线的交点为Pφ，Pφ在yφ轴上的垂点为Pa，由式(3)可计算得到：
其中，dOa为点Pa至原点O的距离，dO1为上层椭圆中心至原点O的距离，dO2为下层椭圆中心至原点O的距离，a1、b1为上层椭圆方程的系数，a2、b2为下层椭圆方程的系数；
根据式(4)计算平板探测器相对于平板探测器的理想位置绕z轴的倾角η的当前值ηi；
η＝[d1aA(x，L1)+d2aA(x，L2)]/d12 (4)
其中，L1、L2分别表示V0φV1φ和V2φV3φ所在的直线，A(x，L1)和A(x，L2)分别为和/>所在直线与x轴的夹角；d1a、d2a分别表示上下层椭圆中心至点Pa的距离，d12表示上下层椭圆中心之间的距离；
(6)计算平板探测器被校正后，X射线源S到标定模体中心的实际距离d1和X射线源S到平板探测器的实际距离d2；
根据平板探测器相对于平板探测器的理想位置存在倾角的当前倾角值φi、θi和ηi，计算旋转中心Q(即标定模体的中心)、X射线源S在世界坐标系和平板探测器实际所在的实际坐标系中的坐标值，并据此计算得到X射线源S到标定模体中心的实际距离d1和X射线源S到平板探测器的实际距离d2；具体为：
(61)由式(5)计算得到X射线源S在当前平板探测器所在的实际坐标系中的坐标值：
同时由式(6)计算得到旋转中心Q在当前平板探测器所在的实际坐标系中的坐标值：
(62)根据式(7)计算得到X射线源S到标定模体中心的实际距离d1和X射线源S到平板探测器的实际距离d2：
(7)计算经当前值φi、θi、ηi校正后的平板探测器与其理想位置之间的校正后的倾角φi′、θi、ηi′，并与设定阈值进行比较；
根据式(7)计算得到的新的X射线源S到标定模体中心的实际距离d1和X射线源S到平板探测器的实际距离d2，结合式(1)、(2)分别计算得到校正后的平板探测器的校正后的倾角φi′、θi′；
设定第一阈值δ＝0.00087rad，若φi′的绝对值小于第一阈值，则令φi′＝0；若φi′的绝对值不小于第一阈值，则令φi+1＝φi+φi′，并对图像进行倾角φi′进行校正；
若θi′的绝对值小于第一阈值，则令θi′＝0；若θi′的绝对值不小于第一阈值，则令θi+1＝θi+θi′，并对图像倾角θi′进行校正；
通过式(4)计算得到校正后的平板探测器的倾角ηi′，设定第二阈值δ1＝0.000087rad，若ηi′的绝对值小于第二阈值，则令ηi′＝0；若ηi′的绝对值不小于第二阈值，则令ηi+1＝ηi+ηi′，并对图像倾角ηi′进行校正；
(8)判断φi′、θi′、ηi′是否都为0，若是，则结束循环，以当前倾角作为实际平板探测器与理想探测器位置之间的夹角计算标定参数并输出标定参数，标定参数为根据当前倾角计算得到的旋转中心、射线源在平板探测器坐标系中的坐标值、射线源到标定模体中心的实际距离d1和射线源到平板探测器的实际距离d2；否则，以φi+1、θi+1、ηi+1作为最新当前值φi、θi、ηi返回步骤(6)。
在其他实施例中，每层钢珠的数量可以设置为4～16个，钢珠的直径可以设为1～5mm，且各钢珠中心在同一个圆周上；优选的，所有钢珠的直径相等。
在本发明中，第一阈值和第二阈值的具体数值可以根据实际情况设定。
本发明依据透视模型理论，利用平板探测器在不同方向旋转引起物体投影大小变化计算角度误差，在保证精度的同时提高了角度求解的鲁棒性。同时，为消除不同参数间的相互影像问题，本发明采用迭代标定、逐次校正的方式，逐步校正几何参数误差，直至满足标定精度要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：包括步骤：
(1)通过CT对标定模体进行扫描得到标定模体在平板探测器上的投影图像，并获取投影图像中各钢珠的中心坐标，其中，钢珠设置为两层并平行排布在标定模体内，每层钢珠组成一个标准的圆形轨道；
(2)分别计算得到投影图像上形成的椭圆的方程，并据此求解对应的椭圆参数；
(3)根据标定模体的设计参数及步骤(2)得到的椭圆参数及射线源至平板探测器距离计算得到当前平板探测器相对于其理想位置的当前倾角，具体为：
平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φ，绕平行于其水平边的轴线的倾角为θ；
根据式(1)、(2)分别计算得到对应倾角φi和θi；
其中，R为每层钢珠组成的圆形轨道的半径，D为两层并平行排布的钢珠组成的圆形轨道之间的竖直距离；V0φ、V1φ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际平板探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2φ、V3φ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其竖直边的轴线的倾角为φi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V0θ、V1θ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其水平边的轴线的倾角为θi的情况下，上层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；V2θ、V3θ为平板探测器相对于其理想位置绕平行于其水平边的轴线的倾角为θi的情况下，下层钢珠形成的圆在实际探测器上投影形成的椭圆的长轴的顶点；d2为射线源到平板探测器的距离，其初始值为设计值；
以对应倾角φi和θi对投影图像进行倾斜校正，获取校正后图像内的椭圆参数，并据此计算平板探测器绕射线源在平板探测器投影与射线源连线为轴线的倾角ηi；
所述倾角ηi的计算具体为：
V0φV1φ和V2φV3φ所在直线的交点为Pφ，Pφ在平板探测器上的垂点为Pa，由式(3)计算得到点Pa至原点O的距离dOa：
其中，dO1为上层椭圆中心至原点O的距离，dO2为下层椭圆中心至原点O的距离，a1、b1为上层椭圆方程的系数，a2、b2为下层椭圆方程的系数；
根据式(4)计算得到平板探测器绕射线源在平板探测器投影与射线源连线为轴线的倾角ηi：
η＝[d1aA(x,L1)+d2aA(x,L2)]/d12 (4)
其中，L1、L2分别表示V0φV1φ和V2φV3φ所在直线，A(x,L1)和A(x,L2)分别为和/>所在直线与平板探测器上平行于其水平边的轴线的夹角；d1a、d2a分别表示上下层椭圆中心至点Pa的距离，d12表示上下层椭圆中心之间的距离；
(4)以平板探测器当前倾角对图像进行倾角校正，并计算校正后椭圆参数及射线源到平板探测器的实际距离；
(5)根据标定模体的设计参数及步骤(4)得到椭圆参数及射线源到平板探测器的实际距离计算得到平板探测器校正后相对于其理想位置的校正后的倾角；
(6)判断步骤(5)中校正后的倾角是否小于预设阈值，若是，则结束循环；否则，以步骤(5)得到的校正后的倾角与步骤(4)中的当前倾角之和作为最新的当前倾角，返回步骤(4)。
2.根据权利要求1所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述标定模体中，每层钢珠的数量设置为4～16个，钢珠的直径设为1～5mm。
3.根据权利要求2所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述标定模体中，每个钢珠的直径相同。
4.根据权利要求3所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：每层钢珠的数量设置为12个，每个钢珠的直径设为2mm。
5.根据权利要求1所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述标定模体为圆柱体，两层钢珠对称排布在标定模体的中心的上下两侧。
6.根据权利要求1所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述步骤(1)中，获取其中各钢珠的中心坐标具体为：
对图像进行高斯滤波及阈值分割，并以钢珠投影的像素点个数确定分割阈值，通过自适应阈值分割算法初步提取钢珠的位置坐标，并据此对钢珠进行边缘提取分割，获取各钢珠的精确轮廓，采用最小二乘法进行椭圆拟合获取得到各钢珠中心坐标。
7.根据权利要求1所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述步骤(5)中计算校正后椭圆对应参数及射线源到实际平板探测器的距离具体为：
由式(5)计算得到射线源S在当前平板探测器所在的实际坐标系中的坐标值：
根据下式计算得到射线源S到实际平板探测器的实际距离d2：
8.根据权利要求7所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述步骤(6)具体为：
根据步骤(4)中的当前倾角计算此时射线源S到实际平板探测器的实际距离d2，并根据步骤(4)得到的椭圆参数结合式(1)、(2)(3)、(4)计算得到校正后的倾角φi'、θi'、ηi'；
若φi'的绝对值小于第一阈值，则令φi'＝0；若φi'的绝对值不小于第一阈值，则令φi+1＝φi+φi'作为最新当前倾角，并对图像进行倾角φi'的校正；
若θi'的绝对值小于第一阈值，则令θi'＝0；若θi'的绝对值不小于第一阈值，则令θi+1＝θi+θi'作为最新当前倾角，并对图像进行倾角θi'的校正；
若ηi'的绝对值小于第二阈值，则令ηi'＝0；若ηi'的绝对值不小于第二阈值，则令ηi+1＝ηi+ηi'作为最新当前倾角，并对图像进行旋转角ηi'的校正。
9.根据权利要求8所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：所述第一阈值设为δ＝0.00087rad，所述第二阈值设为δ1＝0.000087rad。
10.根据权利要求1～9任一所述的倾斜图像的迭代校正方法，其特征在于：步骤(5)中，校正后的倾角小于预设阈值时，根据当前倾角计算标定参数，并输出。
CN202111352681.4A 2021-11-16 2021-11-16 一种倾斜图像的迭代校正方法 Active CN113876346B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111352681.4A CN113876346B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种倾斜图像的迭代校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111352681.4A CN113876346B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种倾斜图像的迭代校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113876346A CN113876346A (zh) 2022-01-04
CN113876346B true CN113876346B (zh) 2024-06-07

Family

ID=79017527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111352681.4A Active CN113876346B (zh) 2021-11-16 2021-11-16 一种倾斜图像的迭代校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113876346B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115963130B (zh) * 2022-12-29 2023-09-29 中国科学院福建物质结构研究所 一种x射线单晶衍射实验的高角度衍射数据非高斯偏差的校正方法
CN118172397A (zh) * 2024-05-09 2024-06-11 杭州脉流科技有限公司 基于图像配准的颅内ct影像的三维倾斜校正方法、计算机设备和计算机程序产品

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5293312A (en) * 1991-06-20 1994-03-08 Waggener Robert G Method and apparatus for computing tomographic scans
CN108122203A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 上海东软医疗科技有限公司 一种几何参数的校正方法、装置、设备及***

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1813192B1 (en) * 2006-01-26 2010-11-03 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus and method of aligning phantom
JP2015525665A (ja) * 2012-08-20 2015-09-07 オレンジデンタル・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトｏｒａｎｇｅｄｅｎｔａｌ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ コーンビームコンピュータートモグラフィー装置の幾何学的特徴付け及び較正
GB2520711B (en) * 2013-11-28 2018-06-20 Nikon Metrology Nv Calibration apparatus and method for computed tomography

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5293312A (en) * 1991-06-20 1994-03-08 Waggener Robert G Method and apparatus for computing tomographic scans
CN108122203A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 上海东软医疗科技有限公司 一种几何参数的校正方法、装置、设备及***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
锥束口腔CT 机设计及其关键技术研究;张震;工程科技Ⅱ辑(第06期);1-71 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113876346A (zh) 2022-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113876346B (zh) 一种倾斜图像的迭代校正方法
CN109598762B (zh) 一种高精度双目相机标定方法
CN108053450B (zh) 一种基于多约束的高精度双目相机标定方法
WO2018218611A1 (zh) 锥形束计算机断层成像***的几何参数确定方法
JP6543705B2 (ja) 放射線治療装置と共に使用するための患者監視システムの較正方法
CN106667512B (zh) X射线成像设备的几何校正方法、乳腺断层成像设备
CN110650290B (zh) 一种摄像头主动对焦调整方法
CN105023251B (zh) 一种高分辨锥束ct***的几何校正方法
CN112762910B (zh) 一种适用于激光扫描仪的短测程改正标定方法
WO2018126335A1 (zh) 基于小球模体的锥束ct***几何参数评价及校正方法
CN109285195B (zh) 基于大尺寸靶标的单目投影***逐像素畸变校正方法及其应用
CN106821405B (zh) 一种x光机的参数标定方法、装置及***
CN114170284B (zh) 基于主动标志点投射辅助的多视图点云配准方法
CN109506629B (zh) 一种水下核燃料组件检测装置旋转中心标定的方法
CN114998448A (zh) 一种多约束双目鱼眼相机标定与空间点定位的方法
CN112603346B (zh) 一种基于标记物成像的探测器偏转校正方法
CN110645928A (zh) 一种三维扫描仪空间坐标定位方法
CN107016655A (zh) 锥束cl几何全参数迭代校正方法
CN110490941B (zh) 一种基于法向量的远心镜头外参数标定方法
CN112971984B (zh) 一种基于一体化手术机器人的坐标配准方法
CN110501360B (zh) 一种用于显微ct***位姿校正的标准器及实现方法
CN115115861A (zh) 一种应用于旋转双目立体视觉***的图像校正方法
CN115836875A (zh) 校正方法及***
JP2006010613A (ja) 画像の歪み補正方法
CN112132903A (zh) 一种视觉***与多轴运动***的坐标系标定方法及***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 210000 building 3, No. 34, Dazhou Road, Yuhuatai District, Nanjing, Jiangsu Province

Applicant after: Tuodao Medical Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 102-86, building 6, 57 Andemen street, Yuhuatai District, Nanjing, Jiangsu 210000

Applicant before: Nanjing Tuodao Medical Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant