[发明专利]一种实用的板状构件层析扫描装置射束倾角标定方法

权利要求书

1.一种实用的板状构件层析扫描装置射束倾角标定方法，所述板状构件层析扫描装置包括有射线源(1)、扫描平台(6)、平板探测器(8)、弧形导轨(9)；其特征在于该标定方法包括有下列实施步骤：

步骤一：选取扫描平台(6)与射线源(1)之间的间距D₁-D₂大于球形目标体与扫描平台的旋转中心点的距离的4倍；

D₁表示第一距离，D₂表示第二距离；

步骤二：将一球形目标体固定在扫描平台(6)上，且所述球形目标体与扫描平台(6)的旋转中心点O₆的距离为10～100mm；

步骤三：启动射线源(1)和扫描平台(6)，并使扫描平台(6)绕旋转轴(4)在360度范围内旋转，在每间隔1度～5度的旋转角度下，平板探测器(8)采集得到球状目标体的DR投影图像；

步骤四：对每幅DR投影进行对数变换得到变换投影p_j(x,y)：

$p_j(x,y)=ln\frac{max\left(p_j^0\right(x,y\left)\right)}{p_j^0(x,y)}$

j＝1,2,3…T

x表示成像坐标系XOY下X轴上的坐标变量；

y表示成像坐标系XOY下Y轴上的坐标变量；

表示第j幅原始DR投影；

表示第j幅原始投影的最大值；

p_j(x,y)表示第j幅对数变换后的变换投影；

T表示第三步采集到的球形目标体的总投影幅数；

步骤五：在图像重建与图像处理单元中对第四步对数变换后的每幅DR图像进行图像分割，分割后的图像背景灰度值为0，球状目标体投影的灰度值保持原来的值；

步骤六：在图像重建与图像处理单元中求取第五步中图像分割后的每幅DR图像中球状目标体投影的质心坐标值(x_j,y_j)：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_j=\frac{\underset{x=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}x\×f_j(x,y)}{\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\underset{y}{\mathrm{\Σ}}{f}_j(x,y)}\\ y_j=\frac{\underset{x=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}y\×f_j(x,y)}{\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\underset{y}{\mathrm{\Σ}}{f}_j(x,y)}\end{array}\right.$

m表示DR投影的长度；

n表示DR投影的高度；

f_j(x,y)表示DR图像的二维函数，其中，x表示成像坐标系XOY下X轴上的坐标变量，y表示成像坐标系XOY下Y轴上的坐标变量；

x_j表示第j幅DR图像中球状目标体投影质心在X轴上的坐标；

y_j表示第j幅DR图像中球状目标体投影质心在Y轴上的坐标；

步骤七：在图像重建与图像处理单元中对第六步中得到的所有质心坐标进行最小二乘拟合，拟合曲线为一椭圆，椭圆方程可表示为：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F＝0

x表示成像坐标系XOY下X轴上的坐标变量；

y表示成像坐标系XOY下Y轴上的坐标变量；

A表示椭圆方程中变量x的二次项系数；

B表示椭圆方程中变量xy的二次项系数；

C表示椭圆方程中变量y的二次项系数；

D表示椭圆方程中变量x的一次项系数；

E表示椭圆方程中变量y的一次项系数；

F表示椭圆方程的常数项；

步骤八：建立误差函数f(A,B,C,D,E,F)：

$\begin{array}{c}f(A,B,C,D,E,F)=\\ \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Ax}}_j^2+{\mathrm{Bx}}_j{y}_j+{\mathrm{Cy}}_j^2+{\mathrm{Dx}}_j+{\mathrm{Ey}}_j+F)}^2\end{array}$

n表示球状目标体DR投影质心的数目；

f(A,B,C,D,E,F)代表误差函数；

x_j表示第j幅DR图像中球状目标体投影质心在X轴上的坐标；

y_j表示第j幅DR图像中球状目标体投影质心在Y轴上的坐标；

对误差函数f(A,B,C,D,E,F)进行求偏导，并令可得到一线性方程组，求解该方程组，即可得到椭圆方程的系数A、B、C、D、E、F的值，利用这些值，得出椭圆的长半轴与短半轴的计算表达式：

$\left\{\begin{array}{c}Ra=\sqrt{\frac{-2F}{A+C-\sqrt{B^2+{\left(\frac{A-C}{F}\right)}^2}}}\\ Rb=\sqrt{\frac{-2F}{A+C+\sqrt{B^2+{\left(\frac{A-C}{F}\right)}^2}}}\end{array}\right.$

步骤九：求取椭圆短半轴与长半轴之比该比值等于射束倾角α的余弦值即为板状构件层析扫描装置的射束倾角α的近似值为