專利名稱：用于ct系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模、標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定，尤其涉及一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定體模、標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)是通過無損方式獲取物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的一種重要成像手段，它擁有高分辨率、高靈敏度以及多層次等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)醫(yī)療臨床檢查領(lǐng)域。幾何參數(shù)標(biāo)定是顯微CT系統(tǒng)調(diào)試的重要組成部分，也是獲得精確重建CT圖像的前提條件。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01210148432. 8提出的“一種X射線錐束計(jì)算機(jī)層析成像系統(tǒng)的幾何參數(shù)標(biāo)定方法”。該方法通過相機(jī)標(biāo)定技術(shù)來復(fù)現(xiàn)錐束CT系統(tǒng)中的X射線源、平板探 測(cè)器和轉(zhuǎn)軸之間的幾何位置關(guān)系，從而對(duì)錐束CT的幾何參數(shù)及其誤差進(jìn)行直接求解，是一種系統(tǒng)化的測(cè)量求解方法，可以將錐束CT抽象為基本的相機(jī)系統(tǒng)模型，從而同時(shí)求解系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)的多個(gè)幾何參數(shù)。但是，上述公開的CT系統(tǒng)的幾何參數(shù)標(biāo)定方法不能同時(shí)標(biāo)定CT系統(tǒng)的全部7個(gè)幾何參數(shù)；且并不能同時(shí)適用于離體CT系統(tǒng)(標(biāo)定體模旋轉(zhuǎn)，光源和探測(cè)器不動(dòng))和活體CT系統(tǒng)(標(biāo)定體模固定，光源和探測(cè)器旋轉(zhuǎn))；另外，參數(shù)標(biāo)定過程較復(fù)雜，需要對(duì)標(biāo)定體模進(jìn)行多次投影，難于多次重復(fù)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對(duì)上述CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定系統(tǒng)存在的缺陷，提供一種能夠同時(shí)標(biāo)定CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定體模。一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定體模，包括包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)。本發(fā)明還提供了一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定裝置，包括由光源、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器組成的CT系統(tǒng)，所述標(biāo)定裝置還包括垂直放置在所述光源和探測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的標(biāo)定體模，所述標(biāo)定體模包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)；所述標(biāo)定體模隨所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，所述探測(cè)器用于采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)；及圖像處理模塊，用于根據(jù)所述投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣，所述圖像處理模塊還用于根據(jù)所述CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)及所述標(biāo)定體模幾何結(jié)構(gòu)分別計(jì)算各個(gè)小球在所述CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)，以及根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣，根據(jù)所述第一投影矩陣及所述第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。另外，本發(fā)明還提供了一種CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，所述CT系統(tǒng)包括光源、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器，所述標(biāo)定方法包括下述步驟在所述光源和探測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上垂直放置標(biāo)定體模，所述標(biāo)定體模包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)；將所述標(biāo)定體模隨所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，通過所述探測(cè)器采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；根據(jù)所述投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣；根據(jù)所述CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球在所述CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)；根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣；根據(jù)所述第一投影矩陣及所述第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。上述用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，采用簡(jiǎn)單的標(biāo)定體模，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，通過探測(cè)器采集標(biāo)定體模上各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣，根據(jù)CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)及標(biāo)定體模幾何結(jié)構(gòu)分別計(jì) 算各個(gè)小球在所述標(biāo)定裝置坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣，根據(jù)第一投影矩陣及第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。上述標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法僅需對(duì)標(biāo)定體模進(jìn)行I次投影就能夠同時(shí)標(biāo)定CT系統(tǒng)的全部7個(gè)幾何參數(shù)，操作簡(jiǎn)單，極大滿足了后續(xù)CT系統(tǒng)的圖像校正；另外，上述標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法可以同時(shí)適用于離體CT系統(tǒng)和活體CT系統(tǒng)，適應(yīng)性廣；同時(shí)，上述標(biāo)定體模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備成本低廉，易于獲得。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定體模的示意圖。圖2為本發(fā)明提供的實(shí)施例一提供的標(biāo)定板上開設(shè)的小孔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法的流程圖。圖5為本發(fā)明提供的實(shí)施例三提供的通過探測(cè)器采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)的步驟流程圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的根據(jù)CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球在CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)步驟流程圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例四提供的當(dāng)標(biāo)定體模上嵌入18個(gè)金屬小球時(shí)得到的投影圖像。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例一:請(qǐng)參閱圖1及圖2，為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定體模的示意圖。標(biāo)定體模100包括標(biāo)定板110及小球120。標(biāo)定板110的數(shù)量為兩個(gè)且結(jié)構(gòu)相同。兩個(gè)標(biāo)定板110正對(duì)且平行設(shè)置。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，兩個(gè)標(biāo)定板的間距優(yōu)選為46mm，每個(gè)標(biāo)定板的寬度優(yōu)選為150mm、厚度優(yōu)選為2mm。兩個(gè)標(biāo)定板110上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔111。小孔111呈方陣式分布于標(biāo)定板上。請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明提供的實(shí)施例一提供的標(biāo)定板110上開設(shè)的小孔111的結(jié)構(gòu)示意圖，小孔111呈7*7的方陣分布于標(biāo)定板110上，且小孔111的直徑優(yōu)選為1mm、孔深度優(yōu)選為O. 5mm，相鄰孔之間間距優(yōu)選為20mm。
小球120至少為四個(gè)。小球120分別安裝于兩個(gè)標(biāo)定板110上的小孔111內(nèi)，SP任意一個(gè)標(biāo)定板Iio上均安裝有小球120。可以理解，小孔120的數(shù)量還可以為6個(gè)或其他
更多的數(shù)量。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，標(biāo)定板110的材質(zhì)優(yōu)選為聚乙烯塑料。小球120優(yōu)選為不銹鋼小球。實(shí)施例二 :請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)定裝置200包括由光源210、旋轉(zhuǎn)臺(tái)(圖未示)和探測(cè)器230組成的CT系統(tǒng)、標(biāo)定體模100及圖像處理模塊(圖未示)。光源210和探測(cè)器230之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)。標(biāo)定體模100垂直設(shè)置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。標(biāo)定體模100隨旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。探測(cè)器230用于采集標(biāo)定體模100上開設(shè)的小孔111內(nèi)的各個(gè)小球120的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)?？梢岳斫猓∏?20在成像平面上的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)均不重合。圖像處理模塊用于根據(jù)投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣。圖像處理模塊還用于根據(jù)CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)及標(biāo)定體模100幾何結(jié)構(gòu)分別計(jì)算各個(gè)小球120在CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)，以及根據(jù)空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣。圖像處理模塊根據(jù)第一投影矩陣及第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器230平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源210到探測(cè)器230的距離、探測(cè)器230的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器230的傾斜角、探測(cè)器230的旋轉(zhuǎn)角及光源210到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。實(shí)施例三:請(qǐng)一并參閱圖3及圖4，其中圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法的流程圖，其中CT系統(tǒng)包括光源210、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器230，具體包括下述步驟步驟S310 :在光源210和探測(cè)器230之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上垂直放置標(biāo)定體模100。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，標(biāo)定體模100與本發(fā)明實(shí)施例一提供的標(biāo)定體模相同?？梢岳斫?，小球120至少為四個(gè)且分別安裝于兩個(gè)標(biāo)定板110上的小孔111內(nèi)，即標(biāo)定體模100的兩個(gè)標(biāo)定板110上均要放置小球120。步驟S320 :將標(biāo)定體模100隨旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，通過探測(cè)器230采集各個(gè)小球120的投影圖像的中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。請(qǐng)參閱圖5，為本發(fā)明提供的實(shí)施例三提供的通過探測(cè)器230采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)的步驟流程圖，其包括下述步驟步驟S321 :定義探測(cè)器230所在的平面作為坐標(biāo)平面。其中以探測(cè)器230左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)，探測(cè)器230上像素的排列方向U、V分別為橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸。步驟S322 :將標(biāo)定體模100隨旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。可以理解，標(biāo)定體模100上開設(shè)的小孔111內(nèi)的小球120隨旋轉(zhuǎn)臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)，通過光源210對(duì)小球120進(jìn)行投影，并得到投影圖像。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，投影的次數(shù)優(yōu)選為I次，可以理解，投影的次數(shù)還可以為多次，當(dāng)投影的次數(shù)越多時(shí)，最終得到的CT系統(tǒng)的幾何參數(shù)越準(zhǔn)確。步驟S323 :探測(cè)器230采集各個(gè)小球120的投影圖像?？梢岳斫?，每次投影小球都在探測(cè)器230上獲得I個(gè)投影圖像，即小球都在以探測(cè)器230所在坐標(biāo)平面為成像平面上得到投影圖像。 步驟S324 :通過邊緣提取處理方法依次獲得各個(gè)小球120投影圖像的中心點(diǎn)在以探測(cè)器230所在的平面作為坐標(biāo)平面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)?？梢岳斫猓∏?20在成像平面上的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)均不重合。步驟S330 :根據(jù)投影圖像的中心點(diǎn)橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，根據(jù)投影圖像的中心點(diǎn)橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣具體如下將各個(gè)小球120的投影圖像的中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別代入矩陣[U，V, 1]τ中，構(gòu)建第一投影矩陣[U，V, 1]τ，其中，u和V分別表示小球120投影中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，[U, V, 1]τ為3χΝ的矩陣，N為小球個(gè)數(shù)。步驟S340 :根據(jù)CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球在CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)。請(qǐng)參閱圖6，為本發(fā)明實(shí)施例三提供的根據(jù)CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模100的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球120在CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)步驟流程圖，具體包括下述步驟步驟S341 :定義坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)，其中Y軸為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸，Z軸為光源210到旋轉(zhuǎn)軸的射線。步驟S342 :使標(biāo)定體模100的中心點(diǎn)所在的軸線與旋轉(zhuǎn)軸重合。在本發(fā)明提供的標(biāo)定體模100的另一實(shí)施例中，沿標(biāo)定體模100的中心點(diǎn)所在的軸線上設(shè)有一金屬圓柱，該金屬圓柱與旋轉(zhuǎn)軸重合，且該金屬圓柱能繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。步驟S343 :旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)使兩個(gè)標(biāo)定板110與探測(cè)器230所在的平面平行，即可獲取各個(gè)小球在坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)上的空間位置坐標(biāo)(X，y, ζ)。可以理解，由于標(biāo)定體模100的結(jié)構(gòu)是已知的，這樣標(biāo)定體模100上的各個(gè)小球120的相對(duì)空間位置確定，將標(biāo)定體模100固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，并使標(biāo)定體模100中金屬圓柱與旋轉(zhuǎn)軸Y軸重合。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使得標(biāo)定體模100的兩個(gè)標(biāo)定板110所在的平面與探測(cè)器230所在的平面平行，光源210在標(biāo)定體模100的兩個(gè)標(biāo)定板110的垂點(diǎn)分別為兩個(gè)平面的中心，即可得到不銹鋼小球120在坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)上的空間位置坐標(biāo)(X，y, ζ)。步驟S350 :根據(jù)空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣。在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，其中，根據(jù)不銹鋼小球120在坐標(biāo)系(Χ，Υ，Ζ)上的空間位置坐標(biāo)(x，y，z)構(gòu)建第二投影矩陣，具體包括下述步驟將各個(gè)小球的空間位置坐標(biāo)(X，1，Z)分別代入矩陣[X，y, ζ, 1]τ中，構(gòu)建第二投影矩陣[x，y，z，l]T。其中，x，y，Z為各個(gè)小球的空間位置坐標(biāo)(x，y，ζ)。步驟S360 :根據(jù)第一投影矩陣及第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。根據(jù)第一投影矩陣及第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離的步驟流程圖，具體包括下述步驟定義坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)，其中Y軸為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸，Z軸為光源210到旋轉(zhuǎn)軸的射線。定義探測(cè)器230左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)，U、V為探測(cè)器230上像素的排列方向，λ為探測(cè)器像素的大小、Ov V0)為探測(cè)器230平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)，D為光源210到探測(cè)器230的距離，α為探測(cè)器230的扭轉(zhuǎn)角、β為探測(cè)器230的傾斜角、Y為探測(cè)器230的旋轉(zhuǎn)角，R為光源210到旋轉(zhuǎn)軸的距離。根據(jù)第一投影矩陣[U，V，1]τ及第二投影矩陣[1，7，2，1]1構(gòu)建公式3[11，^1]1 =A[x, y，ζ, 1]τ，其中，A為系統(tǒng)矩陣，a為系數(shù)。可以理解，a可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。根據(jù)公式A = Φ [ ζ I ω]并計(jì)算Φ、ζ，其中，
權(quán)利要求
1.一種用于CT系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模，其特征在于，所述標(biāo)定體模包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CT系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模，其特征在于，所述兩個(gè)標(biāo)定板的間距為46mm,所述標(biāo)定板的寬度為150mm、厚度為2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CT系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模，其特征在于，所述小孔呈方陣式分布于所述標(biāo)定板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于CT系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模，其特征在于，所述小孔呈7*7的方陣分布于所述標(biāo)定板上，且所述小孔的直徑為1mm、孔深度為O. 5mm，相鄰孔之間間距為20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CT系統(tǒng)中標(biāo)定幾何參數(shù)的標(biāo)定體模，其特征在于，所述標(biāo)定板為聚乙烯塑料，所述小球?yàn)椴讳P鋼小球。
6.一種CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定裝置，包括由光源、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器組成的CT系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)定裝置還包括垂直放置在所述光源和探測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的標(biāo)定體模，所述標(biāo)定體模包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)；所述標(biāo)定體模隨所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，所述探測(cè)器用于采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)；及 圖像處理模塊，用于根據(jù)所述投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣，所述圖像處理模塊還用于根據(jù)所述CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)及所述標(biāo)定體模幾何結(jié)構(gòu)分別計(jì)算各個(gè)小球在所述CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)，以及根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣，根據(jù)所述第一投影矩陣及所述第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述小球在成像平面上的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)均不重合。
8.—種CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，所述CT系統(tǒng)包括光源、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器，其特征在于，所述標(biāo)定方法包括下述步驟 在所述光源和探測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上垂直放置標(biāo)定體模，所述標(biāo)定體模包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)； 將所述標(biāo)定體模隨所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，通過所述探測(cè)器采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)； 根據(jù)所述投影圖像的中心點(diǎn)橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣； 根據(jù)所述CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球在所述CT系統(tǒng)坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)； 根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣； 根據(jù)所述第一投影矩陣及所述第二投影矩陣計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，其中，通過所述探測(cè)器采集各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)的步驟具體包括 定義所述探測(cè)器所在的平面作為坐標(biāo)平面；其中探測(cè)器左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)，所述探測(cè)器上像素的排列方向U、V分別為橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸； 將所述標(biāo)定體模隨所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)； 所述探測(cè)器采集各個(gè)小球的投影圖像； 通過邊緣提取處理方法依次獲得各個(gè)小球投影圖像的中心點(diǎn)在以所述探測(cè)器所在的平面作為坐標(biāo)平面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，其中，根據(jù)所述投影圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建第一投影矩陣的步驟具體包括 將各個(gè)小球的投影圖像的中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別代入矩陣[u，v，1]τ中，構(gòu)建第一投影矩陣[U，V, 1]τ，其中，u和V分別表示小球投影中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，其中，根據(jù)所述CT系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和標(biāo)定體模的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系分別計(jì)算各個(gè)小球的空間位置坐標(biāo)，包括下述步驟 定義坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)，其中Y軸為所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸，Z軸為所述光源到所述旋轉(zhuǎn)軸的射線； 使所述標(biāo)定體模的中心點(diǎn)所在的軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸重合； 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)使所述兩個(gè)標(biāo)定板與所述探測(cè)器所在的平面平行，即可獲取各個(gè)小球在坐標(biāo)系(X，Y，Ζ)上的空間位置坐標(biāo)(X，y, ζ)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或11所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，其中，根據(jù)所述空間位置坐標(biāo)構(gòu)建第二投影矩陣，包括下述步驟 將各個(gè)小球的空間位置坐標(biāo)U，1，ζ)分別代入矩陣[X，y, ζ,1]τ中，構(gòu)建第二投影矩陣[X，1，Ζ, 1]τ。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于，其中，根據(jù)所述第一投影矩陣[U，V，1]τ及所述第二投影矩陣[x，y，z，l]T計(jì)算得到探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)、光源到探測(cè)器的距離、探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、探測(cè)器的傾斜角、探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角及光源到旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的距離，包括下述步驟 定義坐標(biāo)系(X，Y，Z)，其中Y軸為所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸，Z軸為所述光源到所述旋轉(zhuǎn)軸的射線； 定義所述探測(cè)器左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)，U、V為所述探測(cè)器上像素的排列方向，λ為探測(cè)器像素的大小、(IVvci)為所述探測(cè)器平面的投影中心點(diǎn)坐標(biāo)，D為光源到探測(cè)器的距離，α為探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角、β為探測(cè)器的傾斜角、Y為探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)角，R為光源到旋轉(zhuǎn)軸的距離； 根據(jù)所述第一投影矩陣[U，V，1]τ及所述第二投影矩陣[X，y, ζ，1]τ構(gòu)建公式a[u，v,1]T = A[x, y, ζ, 1]τ,其中，A為系統(tǒng)矩陣，a為系數(shù)；根據(jù)公式A = φ [ ζ I ω]并計(jì)算Φ、ζ，其中，
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定體模，包括兩個(gè)相同的平行設(shè)置的標(biāo)定板及小球，所述兩個(gè)標(biāo)定板上分別對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干相同的小孔，所述小球至少為四個(gè)且分別安裝于所述兩個(gè)標(biāo)定板上的小孔內(nèi)。本發(fā)明涉及一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定裝置包括由光源、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和探測(cè)器組成的CT系統(tǒng)，所述標(biāo)定裝置還包括垂直放置在所述光源和探測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的標(biāo)定體模。另外，本發(fā)明還提供了一種用于CT系統(tǒng)中幾何參數(shù)標(biāo)定的標(biāo)定方法。上述標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法僅需對(duì)標(biāo)定體模進(jìn)行1次投影就能夠同時(shí)標(biāo)定CT系統(tǒng)的全部7個(gè)幾何參數(shù)，操作簡(jiǎn)單，極大滿足了后續(xù)CT系統(tǒng)的圖像校正。
文檔編號(hào)A61B6/03GK103006251SQ20121051966
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者胡戰(zhàn)利, 鄭海榮, 夏丹 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院