基于对称投影的2DCT系统投影旋转中心自动确定方法.pdfVIP

研讨会·论文集 2009年6月 全国射线数字成像与cT新技术 中国·上海 基于对称投影的2D．CT系统投影 旋转中心自动确定方法 李保磊，张耀军 (公安部第一研究所，北京100048) 摘要：构建一个2D-Cr成像系统，投影旋转中心的确定是非常关键的步骤，其定位误差会引起 cT图像上的伪影。本文在详细分析了现存旋转中心确定方法不足的基础上，提出了一种新方法， 该方法利用隐含在正弦图中的对称投影信息，并根据经过旋转中心的射线束在两个对称投影视 角下透过的物体路径相同这一规律来定位旋转中心。相对现有算法，该方法适用于射线源与旋 转中心的连线不严格垂直于探测器的情形，无须使用模体，亦无须知晓任何几何参数，具有实 时性且基本不受随机噪声影响。实际的实验数据验证了该方法的有效性。 关键词：二维计算机断层成像；旋转中心；正弦图；对称投影 x射线cT成像为一种重要的内视技术手段，广泛应用于国防和国民经济的多个领域(如 医疗、工业无损检测、安检等领域)。构建一个2D-CT成像系统，成像几何坐标系即重建几 何坐标系的建立是首先要做的事情。在建立重建几何坐标系的过程中，一个重要的位置参 数，投影旋转中心(COR)位置坐标，需要得到高精度测量，此参数即为转台旋转中心经射 线源投影在探测器上的位置坐标。同时它也是重建几何坐标系的坐标原点位置。其误差会 分必要和关键的。 现有文献中提到的确定COR的方法，主要分为针对平行束扫描的方法和针对扇束扫描 的方法两类，当然，适用于扇束扫描的方法自然适用于锥束扫描的情况，因为从锥束扫描 数据中可以得到扇束扫描数据。目前文献中针对平行束扫描的COR确定方法主要有线模扫 描法口1，对称投影相关法b1，图像配准方法H-51，重心法b-51、迭代法H’63等。 由于目前平行束扫描基本不被工程实践采用，使得这些算法的实际使用价值大大降低。 尽管扇束扫描数据可以重排为平行束数据，但是由于中间的数据插值过程，降低了数据精 度，也必然降低算法的精度，且增加了重排的过程，使得COR的确定过程复杂化。扇束扫 描和锥束扫描是目前工业cT采用的主流扫描方式，目前扇束扫描的COR确定算法主要有正 弦图中心法盯1，相对角法。¨，几何法1，迭代法H’61等。正弦图中心法是以射线源与旋转中 心的连线垂直于探测器平面为前提的，而相对角法须采用线模扫描，实现过程繁琐且精度 受噪声影响较大。几何法虽然适合射线源与旋转中心的连线不垂直于探测器的情形，但是 却需要已知焦距的精确值和中心射束的精确位置，这在实际实践中是很难做到的，迭代法 受计算效率的制约，实用性较差。现存方法的局限性限制了cT的实际工程应用，急需寻找 一种适用于扇束扫描，精度高，简单方便的COR确定方法。基于此，本文对COR的高精度 定位进行了深入研究。 李保磊等：基于对称投影的21)-CT系统投影旋转中心自动确定方法 1 基于对称投影的COR自动确定算法 1．1算法原理与执行步骤 在2D-CT扇束扫描过程中，对于视角为 ∥的投影，和视角为∥+7c的投影，两者具 有一定的几何对称关系，此处称视角为∥的 投影和视角为∥+7c的投影为对称投影。不 ／＼ 难发现，从射线源发射并经过转台旋转中心 的射线束在两个投影视角下透过的物体路径 相同。如图1所示，J为探测器探元的位置 坐标，S。为转台旋转中心投影到探测器平面 上的坐标。 图1对称投影示意图 假设射线源的能谱分布为Sp)，多色投 Fig．1Sketchofsymmetryprojections 影可由下式得到： 砟乩(争)乩fks(s)P埘而舢拈 (1) ，5山 【‰乞咄】为射线光子的能量分布区间。射线透过物体后