[发明专利]基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法及系统

说明书

本发明属于CT图像重建技术领域，特别涉及一种基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法及系统，用于CT投影重建，首先依据CT原始投影图像数据，得到被投影物体质心投影轨迹曲线；然后通过局部区间长度比例及区间步长，利用该比例下的被投影物体局部区间质心投影估计未发生温度漂移时被投影物体整体投影轨迹曲线，通过做差获取温度漂移量；利用温度漂移量将原始投影图像亚像素级平移来实现CT图像偏移校正。本发明能够利用最小二乘拟合质心运动轨迹实现投影温度漂移校正，保证CT图像重建效果的同时，能够节约图像重建成本和资源，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于CT图像重建技术领域，特别涉及一种基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法及系统。

背景技术

X射线计算机断层扫描技术(CT)迅速发展，在工业领域得到了广泛的应用。对于微米CT和纳米CT，由于其高精度、高分辨率的特点，对射线源和机械结构的稳定性要求很高。微纳米CT在工作过程中扫描时间长，外部环境温度在扫描期间发生变化，由此引起射线源的偏移和物体热胀冷缩，使得投影在水平和垂直方向发生漂移，导致重建物体包含严重的运动伪影，表现为边缘轮廓位置的模糊。为了观察物体的精细结构，人们提出了消除伪影的校正算法。现有的温度漂移校正算法可以分为两类：基于短时参考的迭代补偿法和基于体模的补偿法，这些方法在一定程度上可以消去伪影，但是短时参考补偿法需要对物体进行额外的扫描，浪费了时间和计算资源。基于体模的补偿法需要额外制作校正体模，增加实验成本。

发明内容

为此，本发明提供一种基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法及系统，能够利用最小二乘拟合质心运动轨迹实现投影温度漂移校正，保证CT图像重建效果的同时，能够节约图像重建成本和资源。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，用于CT投影重建，包含如下内容：

依据CT原始投影图像数据，得到被投影物体质心投影轨迹曲线；

设置局部区间长度比例及区间步长，利用该比例下的被投影物体局部区间质心投影估计未发生温度漂移时被投影物体整体投影轨迹曲线；

依据估计得到的整体投影轨迹曲线和计算得到的投影轨迹曲线两者的曲线偏差获取温度漂移量；

通过温度漂移量将原始投影图像亚像素级平移来实现CT图像偏移校正。

作为本发明基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，进一步地，利用CT原始投影图像，通过计算水平方向和垂直方向被投影物体原始质心来获取其投影轨迹曲线。

作为本发明基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，进一步地，针对水平方向的温度漂移，利用二维投影图并通过固定纵坐标来遍历水平坐标获取一维数组，通过遍历投影角度得到水平方向的质心正弦图；针对垂直方向的温度漂移，利用二维投影图并依据设定的投影角度，遍历纵坐标对水平坐标的投影值获取一维曲线，计算一维曲线质心，通过遍历所有角度来获取垂直方向的质心正弦图。

作为本发明基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，进一步地，通过设定投影间隔，使物体被扫描一周，并设定拟合曲线周期，利用先验知识的拟合曲线来估计整体投影轨迹曲线，其中，先验知识为水平方向和垂直方向投影总数拟合比例下的局部质心投影。

作为本发明基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，进一步地，通过最小二乘法进行拟合来估计未发生温度漂移时被投影物体整体投影轨迹曲线，其中，拟合曲线方程表示为：r'(θ)＝a+bsin(ωθ)+ccos(ωθ)，θ为投影角度，a,b,c为待估计常数，w为已知常数。

作为本发明基于质心投影轨迹拟合的锥束CT温度漂移校正方法，进一步地，温度漂移拟合比例设定为投影总数的后14％。