[发明专利]CT系统和CT图像重建方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及X光计算机断层成像领域，且特别涉及一种CT系统和CT图像重建方法。

背景技术

计算机断层成像（CT）是一种基于X射线扫描数据而得到受检物体图像，进而可以得知受检物体的内部信息的检测技术。该技术已经广泛应用于医疗、机械制造、航空航天、国防军工等领域。使用该技术得到的受检物体的图像具有清晰直观、分辨率高、便于分析和存储等优点。

传统CT的实现是基于X光机和高能加速器等X射线源对受检物体进行照射，并在对应的探测器采集数据，在扫描过程中通过CT系统的旋转架等的旋转平移等而使X射线在不同角度下穿过受检物体，从而得到受检物体不同位置的光强数据（也即扫描数据，又可称为投影数据），利用所得到的扫描数据可以重建出受检物体的断层图像。

传统CT系统需要精确地控制扫描过程中受检物体和加速器以及探测器的相对位置，以满足对断层图像重建所需的数据条件。因此传统CT系统通常包括射线源、射线探测器、数据采集与处理系统、主控制器以及机械控制系统，其中，所述射线探测器探测所述射线源发射的X射线并将其转换成数字信号以传送给数据采集与处理单元；所述射线源和所述数据采集与处理单元以及所述机械控制系统由所述主控制器控制。另外，机械控制系统用来控制受检物体和加速器（即射线源）以及射线探测器之间的相对位置。传统CT系统的机械控制系统通常包括直线导轨、旋转架等。由于该机械控制系统结构复杂，所以不仅使传统CT系统的整体成本高昂，而且为了保证系统的机械精度，安装一套这样的工业CT系统一般需要长时间的调试，对异形大尺寸受检物体还存在很大的机械布局和控制的实现困难。在工业应用中，这使得我们无法实现CT系统快速部署和移动，同时无法适应复杂环境。

另外，随着断层图像重建方法技术的发展，使得对于CT数据构成的要求得以降低。例如基于代数迭代的重建方法结合先验条件可以在几何关系不规律的有限扫描数据情况下实现对受检物体的断层图像的重建。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对机械控制精度要求不高的CT系统和CT图像重建方法。

为了解决上述技术问题，本发明CT系统的技术方案包括射线源、射线探测器、数据采集与处理单元、主控制器，其中，所述射线探测器探测所述射线源发射的X射线并将其转换成数字信号以传送给所述数据采集与处理单元；所述射线源和所述数据采集与处理单元由所述主控制器控制，所述CT系统还包括相机组和标记组以及标记组处理单元，其中：

所述标记组被固定在受检物体表面；

所述相机组用来获得所述标记组在其上的投影；

所述标记组处理单元根据所述投影得出所述标记组的初始位置以及旋转后的位置信息，从而计算得到受检物体的旋转矩阵和位移量。

优选地，所述相机组包括以柱面透镜作为镜头的线阵CCD相机。

优选地，所述相机组包括以球面透镜作为镜头的面阵CCD相机。

其中，所述标记组中的标记点由单色反光材料制成或者具有单色反光材料的涂层。

所述相机组中的相机的镜头上添加有对应颜色的滤光片。

优选地，所述标记组至少包括三个标记点。

所述CT系统可以包括多个相机组且这多个相机组的视野范围能够覆盖在扫描过程中所述标记组中的所有标记点可能出现的区域。

优选地，所述相机组包括至少三个相机且这些相机分布在以被监视区域中心为中心的圆弧上。

进一步地，以所述中心为坐标原点建立坐标系，如果在xy平面内以被监视区域中心为中心的圆弧上分布了三个相机，则左右两个相机的镜头顺着z轴方向摆放而中间的相机的镜头平行于xy平面方向摆放。

相应地，本发明CT图像重建方法包括步骤：

将标记组固定在受检物体表面并通过相机组和标记组处理单元得到所述标记组的初始位置；

在每次受检物体被旋转到某位置后且在该某位置对受检物体进行扫描前通过相机组和标记组处理单元获得旋转后标记组的位置信息；

根据所述标记组的初始位置和旋转后的位置信息获得受检物体的旋转矩阵和位移量；

根据所述旋转矩阵和位移量以及重建参数来重建CT图像。

优选地，所述相机组包括以柱面透镜作为镜头的线阵CCD相机。

优选地，所述相机组包括以球面透镜作为镜头的面阵CCD相机。

其中，所述标记组中的标记点由单色反光材料制成或者具有单色反光材料的涂层。

所述相机组中的相机的镜头上添加有对应颜色的滤光片。