[发明专利]锥束CT成像系统的标定方法

摘要

本发明公开了一种锥束CT成像系统的标定方法，包括建造模体，模体大体上是塑料圆柱体，模体的上下底面各镶嵌了两组钢珠，每组包括N个钢珠；获取2N个钢珠中心的投影坐标，并分别拟合出每组的N个钢珠中心投影坐标所在椭圆的轨迹T1和轨迹T2；得到i系原点O和交点D并求出角度η、A1、B1、A2、B2四点坐标；构造第一目标函数f(θ*,wy*,wz*)以计算角度θ和在i系下，计算W坐标系的原点Ow坐标(wy,wz)和光源Ps坐标(sy,sz)；构造第二目标函数并计算角度构造第三目标函数H(t)并求出角度t；计算在W系下的光源Ps坐标和原点O坐标()。本发明能对任意复杂轨道的CBCT系统进行标定，且无需预先知道系统的任何几何信息，利用一次投影即可得到该投影位置的全部几何参数，普适性和针对性强。

主权项

一种锥束CT成像系统的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：建造模体，其中，所述模体为标定参照物，所述模体大体上是塑料圆柱体，所述模体的上下底面各镶嵌了两组钢珠，每组包括N个钢珠，所述模体底面圆的直径记为2r，所述两组钢珠中心所决定的两个平面的间距记为2l，其中，每组钢珠个数N不小于5；以所述钢珠投影在系的所有像素的值为权重对每个钢珠的投影求加权平均坐标值，以获取2N个钢珠中心的投影坐标，并分别拟合出每组的N个钢珠中心投影坐标所在椭圆的轨迹T1和轨迹T2；分别将所述每组的N个钢珠中心投影坐标在相应的轨迹上定好顺序，并得到i系下的原点O和交点D以及计算角度η和A1、B1、A2、B2四点坐标，其中，所述2N个钢珠中心投影坐标均在所述系下表达，所述A1、B1分别为P1、Q1在OD上的投影，所述A2、B2分别为P2、Q2在所述OD上的投影，称矩形P1P2Q1Q2为探测器绕所述系下的旋转角度θ后，所述模体被i系下的yi‑zi平面所截得的截面，所述P1，Q1，P2，Q2分别为所述矩形P1P2Q1Q2的四个顶点，所述角度η为所述探测器在绕所述旋转所述角度θ和绕所述系下的旋转角度后，绕所述系下的旋转的角度，其中，原点Ow坐标(wy,wz)为所述原点Ow在所述i系中的y坐标和z坐标，光源Ps坐标(sy,sz)为光源Ps在所述i系中的y坐标和z坐标；在所述yi‑zi平面内，根据所述角度η、所述原点O、所述交点D、Q1坐标(s1,t1)、P2坐标(s2,t2)、A1坐标A2坐标B1坐标B2坐标构造第一目标函数f(θ*,wy*,wz*)，并以此计算所述角度θ、在所述yi‑zi平面内的所述原点Ow坐标(wy,wz)和所述光源Ps坐标(sy,sz)，其中，所述原点Ow同时也是所述模体的中心；根据所述模体两个底面圆上任意一点的投影应分别位于所述轨迹T1和所述轨迹T2上的几何关系来构造第二目标函数并计算所述角度根据所述原点O、所述角度θ、所述角度η、所述角度和在所述yi‑zi平面内的所述原点Ow坐标(wy,wz)和所述光源Ps坐标(sy,sz)以及钢珠投影中心坐标间的位置关系构造第三目标函数H(t)并求出角度t，其中，所述角度t描述所述模体底面圆上的钢珠位于该底面圆上的位置；以及根据所述原点O、所述角度θ、所述角度η、所述角度所述角度t和在所述yi‑zi平面内的所述原点Ow坐标(wy,wz)和所述光源Ps坐标(sy,sz)计算在系下的光源Ps坐标和原点O坐标其中，所述系为相对周围环境静止的世界坐标系，所述系以所述模体的中心为原点 Ow，所述系以所述模体的轴为在开始投影前，所述系以垂直于所述的射线为所述系下的根据所述所述和右手定则确定；所述i系为描述所述探测器理想状态的虚拟探测器坐标系，所述i系以所述光源Ps和所述原点Ow的连线与所述探测器平面的交点为所述原点O，所述yi和所述同向，定义PsO与所述yi确定的平面为所述yi‑zi平面，所述zi过所述原点O且垂直于所述yi，xi根据所述yi、所述zi和右手定则确定；以及所述系为基于所述探测器本身的坐标系，所述系以所述原点O为原点，所述和所述平行于所述探测器的行列线，所述垂直于所述探测器平面，其中，定义所述所述所述分别与所述xi、所述yi、所述zi对应重合时的状态为所述探测器的初始状态。