一種錐束ct系統(tǒng)幾何位置的校正裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置。本實用新型的校正裝置包括：支撐體、豎直桿、水平環(huán)和定位珠；其中，豎直桿、水平環(huán)和定位珠均固定在支撐體上；水平環(huán)上的各點位于同一面內(nèi)；豎直桿垂直于水平環(huán)所在的平面；兩顆定位珠沿與豎直桿平行的方向分別位于水平環(huán)的兩側(cè)，并且到水平環(huán)的距離相等。本實用新型采用包括豎直桿、水平環(huán)和定位珠的校正裝置，通過對相應(yīng)點、線和面的投影特征進行觀察，判斷探測器的位移誤差、角度誤差的大小和方向，并作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)更加快速精確的錐束CT系統(tǒng)幾何校正；在校正完成后，能夠根據(jù)裝置中某一個或多個點在不同位置的成像，計算出相較精確的幾何參數(shù)值。
【專利說明】一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及生物醫(yī)學成像領(lǐng)域，具體涉及一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]錐束CT系統(tǒng)采用錐形X射線束和像素探測陣列對被測物體進行無損成像。錐束CT系統(tǒng)最大的特點是空間分辨率極高，可達到幾十微米。但其圖形重建中也會出現(xiàn)各種偽影，使重建圖像質(zhì)量受到嚴重影響。其中，CT系統(tǒng)的機械幾何誤差是引起偽影產(chǎn)生一種重要因素。在錐束CT系統(tǒng)圖像重建的FDK算法中，要求X射線源焦點、被測物體旋轉(zhuǎn)中心、探測器成像中心位于一條直線，且探測器像素陣列所在平面垂直于該直線。但是由于機械加工及安裝等精度問題，X射線源、被測物體、探測器的位置無法滿足算法所要求的理想幾何關(guān)系。如果不進行CT系統(tǒng)幾何校正，會在重建圖像中引起環(huán)狀或帶狀偽影、模糊等，降低重建圖像空間分辨率。因此，必須對錐束CT系統(tǒng)進行幾何校正。
[0003]Lorenz von Smekal, Marc Kachelrie β 等， 在 Geometric misalignment andcalibration in cone-beam tomography中提出一種基于點狀物體投影的傅里葉變換方法，可以獲取整個系統(tǒng)的幾何參數(shù)。通過獲得多個角度的多個點狀物體的投影(如鋯點)以及相應(yīng)的投影角度信息，逐步計算出系統(tǒng)的幾何參數(shù)。但是，在此方法中由于需要尋找多個投影點的質(zhì)心，以及對投影點質(zhì)心進行橢圓曲線擬合，以及在計算中的模型參數(shù)的測量。很容易引入誤差。此方法在計算探測器的面外轉(zhuǎn)角時誤差較大。Kai Yang, Alexander L.C.Kwan等再此基礎(chǔ)上，在 A geometric calibration method for cone beam CT systems 中提出了一種幾何校正的方法，該方法首先論證了探測器的面外轉(zhuǎn)角對圖像重建及幾何參數(shù)的測量影像很小，然后通過多個角度的點狀物體的投影以及角度的信息逐步計算出系統(tǒng)的幾何參數(shù)。這個方法可以很好的計算出系統(tǒng)的幾何參數(shù)，由于其數(shù)據(jù)的處理步驟和傅里葉方法一樣，所以其缺點和傅里葉變換的方法一樣。
[0004]Yang Min等在Non-linear least square estimation of geometrical parametersfor Cone-beam three dimensional computed tomography文章中提出一種方法，這種方法通過點的理論投影與實際投影對比，通過非線性最小二乘法進行擬合，實現(xiàn)幾何參數(shù)的測量。這種方法不需要事先知道點的精確的位置，但是該方法對初始值比較敏感。
[0005]Rougee et al提供了一種估計系統(tǒng)參數(shù)的方法，通過獲取一些已知位置的點的投影的信息，合適的校準模型所用的參考點螺旋分布在已知的位置。但是這個方法對初始狀態(tài)比較敏感，對用的參考點的個數(shù)也比較敏感，同時參數(shù)估計的精度量級變化跨度太大。
[0006] 姚明等人在《探測器CT系統(tǒng)調(diào)校及參數(shù)獲取方法》中提出一種正交金屬細絲模型，通過設(shè)計特定位置和角度的投影，根據(jù)投影圖形特征對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整并計算得到相關(guān)幾何參數(shù)。該方法得到的系統(tǒng)參數(shù)誤差小于0.5%。但該方法對模型的精度要求很高，且實際操作中對每種偏差的調(diào)節(jié)需按照一定的順序，則勢必造成調(diào)節(jié)過程中操作誤差的累積效果。同時由于該方法所選取的特定位置、角度等在實際操作中無法實現(xiàn)實時動態(tài)調(diào)節(jié)，會導致調(diào)節(jié)過程十分耗時，從實用性講不夠理想。
[0007]Smekal 等人在“Accuratetechnique for complete geometric calibration ofcone-beam computed tomography system”中提出了一種在低密度材料上鑲嵌兩圈鋼珠的方法。在一個圓柱體上鑲嵌上下兩層鋼珠，并且上下各12個，在圓周上均勻分布，鋼珠之間的相對位置已知，通過其在探測器上的投影中心的相對位置來進行幾何參數(shù)校正。然而該方法中投影與原鋼珠的對應(yīng)關(guān)系很容易混淆。
[0008]專利CN202104929U改進了上述方法，在兩層鋼珠之間又加上了一個或多個定位鋼珠，使得投影和原鋼珠的對應(yīng)關(guān)系更加明確，同時該方法在計算上更加簡便。但是這兩種方法的精度受到很多因素的干擾，例如校正仿體的加工精度、鋼珠之間的相對位置的測量精度等。
實用新型內(nèi)容
[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供提出一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，可實現(xiàn)更高精度校準，并得到更加精確的幾何參數(shù)值。
[0010]本實用新型的目的在于提供一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置。
[0011]本實用新型的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置包括:支撐體、豎直桿、水平環(huán)和兩顆定位珠；其中，豎直桿、水平環(huán)和定位珠均固定在支撐體上；水平環(huán)上的各點位于同一面內(nèi)；豎直桿垂直于水平環(huán)所在的平面；兩顆定位珠沿與豎直桿平行的方向分別位于水平環(huán)的兩側(cè)，與豎直桿位于同一個豎直平面內(nèi)，并且到水平環(huán)的距離相等。
[0012]水平環(huán)關(guān)于豎直桿和兩顆定位珠所在的豎直平面對稱；或者進一步包括兩顆水平定位珠，兩顆水平定位珠沿與水平環(huán)平行的方向分別位于豎直桿的兩側(cè)，并且到豎直桿的水平方向距離相等。
[0013]支撐體可以為實心體、殼體或框體。
[0014]支撐體采用的材料，對射線的衰減系數(shù)要小于豎直桿、水平環(huán)和定位珠采用的材料，以便射線透射后，在探測器能夠清晰分辨出豎直桿、水平環(huán)和定位珠的投影。支撐體采用對射線衰減系數(shù)小的材料，如有機玻璃、聚氯乙烯和樹脂等；豎直桿、水平環(huán)和定位珠采用對射線衰減系數(shù)大的材料，如鎢、銅、鑰、鉛和鋯等。
[0015]本實用新型的校正裝置用于錐束CT系統(tǒng)的幾何位置校正，所述錐束CT系統(tǒng)包括:旋轉(zhuǎn)臺、可調(diào)底座、調(diào)節(jié)臺、探測器、射線源和射線源臺；其中，調(diào)節(jié)臺、可調(diào)底座和射線源臺位于同一直線上；射線源臺和調(diào)節(jié)臺分別位于兩端，射線源位于射線源臺上；探測器放置在調(diào)節(jié)臺上；可調(diào)底座位于調(diào)節(jié)臺和射線源臺之間，旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在可調(diào)底座上，錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上。
[0016]調(diào)節(jié)臺具有6個自由度，能夠沿三個互相垂直的軸線移動，并能夠繞三個互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。射線源臺具有6個自由度，能夠沿三個互相垂直的軸線移動，并能夠繞三個互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動?？烧{(diào)底座具有3個自由度，能夠沿三個互相垂直的軸線移動。
[0017]射線源焦點位于射線源內(nèi)部，中心射線從射線源焦點發(fā)出，沿水平方向打在探測器上。校正裝置放置在錐束CT系統(tǒng)的FOV內(nèi)，可通過在錐束CT系統(tǒng)對相應(yīng)點、線和環(huán)在特定位置或角度的投影特征進行觀察，判斷探測器的位移誤差、角度誤差的大小和方向，并作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)更加快速精確的錐束CT系統(tǒng)幾何校正。校正完成后，可對裝置中某一個或多個點在不同位置成像，根據(jù)點的位置與其投影位置的幾何關(guān)系推導出相應(yīng)公式，計算出相較精確的幾何參數(shù)值。
[0018]射線源發(fā)出錐束射線，射線源焦點位于X軸上，中心射線沿X軸傳播，旋轉(zhuǎn)臺繞Z軸旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整的探測器位于UO2V平面，O2為待調(diào)整的探測器的成像中心。
[0019]本實用新型的錐束CT系統(tǒng)幾何校正方法，包括以下步驟:
[0020]I)將校正裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上，豎直桿垂直于旋轉(zhuǎn)臺，射線源發(fā)射錐束射線，中心射線沿X軸；
[0021]2)調(diào)節(jié)探測器的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差:
[0022]對豎直桿進行投影，在探測器上形成投影直線，觀察投影直線是否落在探測器的像素列，調(diào)節(jié)臺繞X軸旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)探測器旋轉(zhuǎn)角度，使豎直桿的投影直線落在探測器某像素列，此時探測器不存在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差；
[0023]3)調(diào)節(jié)探測器的成像中心O2沿U軸的位移誤差:
[0024]首先，對豎直桿旋轉(zhuǎn)并投影，觀察在探測器上的投影位置是否有變化，通過調(diào)節(jié)校正裝置在旋轉(zhuǎn)臺上的位置，使豎直桿旋轉(zhuǎn)后投影位置不變，此時豎直桿位于旋轉(zhuǎn)軸；
[0025]然后，觀察豎直桿的投影，通過調(diào)節(jié)臺調(diào)節(jié)探測器沿U軸的位移，使豎直桿的投影位于探測器的中心像素列，此時探測器的成像中心O2無沿U軸的位移誤差；
[0026]4)調(diào)節(jié)探測器的成像中心O2沿V軸的位移誤差:
[0027]首先，對水平環(huán)投影，觀察投影形狀是否為一條直線，通過可調(diào)底座來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的高度，使水平環(huán)的投影形狀為水平直線，此時水平環(huán)位于中心射線所在的水平面內(nèi)；
[0028]然后，觀察水平環(huán)的投影直線是否落在探測器的中心像素行，通過沿V軸調(diào)整調(diào)節(jié)臺的位移以調(diào)節(jié)探測器沿V軸的位移，使水平環(huán)的投影直線位于探測器的中心像素行，此時探測器的成像中心O2無沿V軸的位移誤差；
[0029]5)調(diào)節(jié)探測器繞U軸的面外角度誤差:
[0030]首先，對兩顆定位珠進行投影，通過旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，使兩顆定位珠的投影斑的中心落在定位桿的投影直線上，此時兩顆定位珠位于中心射線所在的豎直平面內(nèi)；
[0031]然后，觀察兩顆定位珠的投影斑的中心到水平環(huán)的投影直線的距離是否相等，通過調(diào)節(jié)臺繞U軸旋轉(zhuǎn)，使兩顆定位珠的投影斑的中心到水平環(huán)的投影直線的距離相等，此時探測器繞U軸無面外角度誤差；
[0032]6)調(diào)節(jié)探測器繞V軸的面外角度誤差:
[0033]水平環(huán)關(guān)于豎直桿和定位珠所在的豎直平面對稱，觀察水平環(huán)的投影直線，通過調(diào)節(jié)臺繞V軸旋轉(zhuǎn)，使水平環(huán)的投影直線的兩端在U軸方向上關(guān)于V軸對稱，此時探測器繞V軸無面外角度誤差；
[0034]或者采用兩顆水平定位珠，兩顆水平定位珠沿與水平環(huán)平行的方向分別位于豎直桿的兩側(cè)，并且到豎直桿的水平方向距離相等，觀察兩顆水平定位珠的投影，通過調(diào)節(jié)臺繞V軸旋轉(zhuǎn)，使兩顆水平定位珠的投影在U軸方向上關(guān)于V軸對稱，此時探測器繞V軸無面外角度誤差；
[0035]其中，步驟2)至4)的順序可互換，并且步驟5)和6)的順序可互換。
[0036]進一步，本實用新型還包括在對錐束CT系統(tǒng)幾何進行校正后，獲取系統(tǒng)幾何參數(shù)。[0037]系統(tǒng)幾何參數(shù)包括射線源焦點到旋轉(zhuǎn)軸的距離、射線源焦點到探測器的成像平面的距離和中心射線的投影坐標。中心射線的投影坐標可直接讀出，射線源焦點到旋轉(zhuǎn)軸的距離和射線源焦點到探測器的成像平面的距離可通過定位珠的位置與其投影的幾何關(guān)系計算得出。
[0038]本實用新型的優(yōu)點:
[0039]本實用新型采用包括豎直桿、水平環(huán)和定位珠的校正裝置，通過對相應(yīng)點、線和面的投影特征進行觀察，判斷探測器的位移誤差、角度誤差的大小和方向，并作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)更加快速精確的錐束CT系統(tǒng)幾何校正。校正完成后，可對裝置中某一個或多個點在不同位置成像，根據(jù)點的位置與其投影位置的幾何關(guān)系推導出相應(yīng)公式，計算出相較精確的幾何參數(shù)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本實用新型的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為采用本實用新型的校正裝置對錐束CT系統(tǒng)進行校正的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為本實用新型的維束CT系統(tǒng)的原理不意圖；
[0043]圖4為幾種探測器的幾何誤差情況的示意圖，其中，Ca)和(b)為探測器在XOZ平面的投影，(C)和(d)為探測器在XOY平面的投影，Ce)為探測器在YOZ平面的投影；
[0044]圖5為本實用新型的定位珠移動前后定位珠與定位珠的投影的幾何關(guān)系的示意圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型做進一步說明。
[0046]如圖1所示，本實施例的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置包括:支撐體11、豎直桿12、水平環(huán)13和定位珠14 ;其中，豎直桿12、水平環(huán)13和定位珠14均固定在支撐體11上；水平環(huán)13上的各點位于同一平面內(nèi)；豎直桿12垂直于水平環(huán)13所在的平面；豎直桿12位于水平環(huán)13的中心，水平環(huán)13關(guān)于豎直桿12中心對稱；兩顆定位珠14沿與豎直桿12平行的方向分別位于水平環(huán)13的兩側(cè)，并且到水平環(huán)13的距離相等。
[0047]如圖2所示，錐束CT系統(tǒng)包括:旋轉(zhuǎn)臺5、可調(diào)底座4、調(diào)節(jié)臺2、探測器3、射線源7和射線源臺6 ;其中，調(diào)節(jié)臺2、可調(diào)底座4和射線源臺6設(shè)置在光學平臺8上并且在同一直線上；射線源臺6和調(diào)節(jié)臺2分別位于光學平臺8的兩端，射線源7位于射線源臺6上；探測器3放置在調(diào)節(jié)臺2上；可調(diào)底座4位于調(diào)節(jié)臺2和射線源臺6之間，旋轉(zhuǎn)臺5設(shè)置在可調(diào)底座4上，錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置I放置在旋轉(zhuǎn)臺5上。
[0048]支撐體11為圓柱體，采用衰減系數(shù)比較小的機玻璃；豎直桿12為長直細絲，位于圓柱體的中心軸，材料采用銅絲；水平環(huán)13為圓形的細絲環(huán)，鑲嵌在支撐體的側(cè)壁上，材料采用銅絲；定位珠14為球形珠,材料采用鋼珠。
[0049]光學平臺8的臺面平面度0.10mm/m2，表面均勻分布標準M6螺孔。探測器3、射線源7分別通過調(diào)節(jié)臺2和射線源臺6固定在光學平臺8的臺面兩端上，旋轉(zhuǎn)臺5通過可調(diào)底座4固定在光學平臺8上，三者中心位于一條直線。探測器3像素大小為74.8 μ m,像素陣列為1944X1536。旋轉(zhuǎn)臺5安裝有電機，可通過電腦控制旋轉(zhuǎn)角度，可實現(xiàn)連續(xù)、間斷旋轉(zhuǎn)，最小步進值0.5度。射線源7為點源，焦斑尺寸為40 μ m。調(diào)節(jié)臺2和射線源臺6能夠通過螺旋鈕實現(xiàn)6個自由度的調(diào)節(jié)，包括沿X、Y和Z軸方向位移調(diào)節(jié)和繞Χ、Υ和Z軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)精度為0.02mm。可調(diào)底座4用于固定和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5，由于旋轉(zhuǎn)臺5的角度誤差可歸結(jié)至探測器7的角度誤差η，故可調(diào)底座只需實現(xiàn)3個自由度的調(diào)節(jié)，即沿X、Y和Z軸方向的位移調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.02mm。
[0050]如圖3所示，S代表光源，中心射線沿X軸傳播，XYZ坐標系是以中心射線和旋轉(zhuǎn)軸建立的空間坐標，O為原點。UV坐標系是以實際探測器的中心行和中心列建立的平面坐標系，理想情況下，該平面平行于Υ0Ζ，且O2位于OX軸上，U平行于Y，V平行于Z。待調(diào)整的探測器位于VO2U平面，O2為待調(diào)整的探測器的成像中心。
[0051]圖4為幾種探測器的幾何誤差情況的示意圖。其中，(a)和(b)為探測器在XOZ平面的投影，如圖4 (a)所示，探測器繞U軸旋轉(zhuǎn)Θ ;如圖4 (b)所示，探測器的成像中心O2距沿V軸距離O相差AV。圖(c)和(d)為探測器在XOY平面的投影，如圖4 (c)所示，探測器繞V軸旋轉(zhuǎn)β ;如圖4 (d)所示，探測器的成像中心O2距沿U軸距離O相差AU。如圖4 (e)所示，探測器繞X軸旋轉(zhuǎn)η。
[0052]利用本實施例的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置對錐束CT系統(tǒng)幾何進行校正，校正方法包括以下步驟:
[0053]I)將校正裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上，確保豎直桿12、水平環(huán)13和定位珠14都位于視野范圍(Field of View, F0V)內(nèi)，豎直桿12垂直于旋轉(zhuǎn)臺5，射線源7發(fā)射錐束射線，中心射線沿X軸。
[0054]2)調(diào)節(jié)探測器繞X軸的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差η:
[0055]對豎直桿12進行投影，在探測器3上形成投影直線，觀察投影直線是否落在探測器的像素列，若投影直線落在探測器的某像素列時，表明探測器不存在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差n ;若投影直線與探測器的像素列相交，表明探測器3存在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差η，則調(diào)節(jié)臺2繞X軸旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)探測器3的旋轉(zhuǎn)角度，使豎直桿的投影直線落在探測器3的某像素列，此時探測器3不存在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度誤差η。
[0056]例如，當豎直桿12的投影直線為右下左上傾斜時，表明探測器3的角度誤差η由探測器3沿順時針繞X軸旋轉(zhuǎn)導致，則應(yīng)沿逆時針方向繞X軸適當旋轉(zhuǎn)探測器，若調(diào)節(jié)后豎直桿12的投影直線為左下右上傾斜，表明前次調(diào)節(jié)角度過大，則應(yīng)沿順時針方向繞X軸適當旋轉(zhuǎn)探測器；如此反復調(diào)節(jié)，直至豎直桿12的投影直線落在探測器的某像素列。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0057]3)調(diào)節(jié)探測器的成像中心O2沿U軸的位移誤差AU:
[0058]首先，對豎直桿12旋轉(zhuǎn)并投影，觀察在探測器上的投影位置是否有變化，若旋轉(zhuǎn)過程中，豎直桿12的投影位置不變，表明豎直桿12位于旋轉(zhuǎn)軸位置，若旋轉(zhuǎn)過程中，豎直桿12的投影位置變化，表明豎直桿12不在旋轉(zhuǎn)軸位置，通過調(diào)節(jié)校正裝置I在旋轉(zhuǎn)臺5上的位置，使豎直桿12旋轉(zhuǎn)后投影位置不變，此時豎直桿12位于旋轉(zhuǎn)軸。
[0059]例如，當豎直桿12旋轉(zhuǎn)一周投影的區(qū)域為矩形時，觀察其達到矩形沿U軸方向邊界位置；控制旋轉(zhuǎn)臺5旋轉(zhuǎn)至豎直桿12投影達到前述邊界位置，此時沿Y軸方向移動校正裝置1，使豎直桿12靠近旋轉(zhuǎn)軸；再次成像，重復前述操作，直至豎直桿12旋轉(zhuǎn)后投影位置不變。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0060]然后，觀察豎直桿12的投影直線是否落在探測器3的中心像素列，若豎直桿12的投影直線落在探測器3的中心像素列，表明探測器不存在位移誤差AU ;若豎直桿12的投影直線不在探測器3的中心像素列，表明探測器存在位移誤差AU，通過調(diào)節(jié)臺2調(diào)節(jié)探測器3沿U軸的位移，使豎直桿的投影位于探測器的中心像素列，此時探測器的成像中心O2無沿U軸位移誤差AU。
[0061]例如，當豎直桿12的投影直線所在像素列位于UV坐標平面內(nèi)+U范圍內(nèi)時，表明探測器3存在沿-U方向的位移誤差Λ U，則應(yīng)沿+U方向適當移動探測器，若調(diào)節(jié)后豎直桿12的投影直線位于UV坐標平面內(nèi)-U范圍內(nèi)，表明前次調(diào)節(jié)位移過大，則應(yīng)沿-U方向適當移動探測器；如此反復調(diào)節(jié)，直至豎直桿12的投影直線落在探測器3的中心像素列。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0062]4)調(diào)節(jié)探測器的成像中心O2沿V軸的位移誤差AV:
[0063]首先，對水平環(huán)投影，觀察投影形狀是否為一條直線，若水平環(huán)13的投影形狀為水平直線，表明水平環(huán)13位于射線源7的中心射線所在水平面內(nèi)，若水平環(huán)13的投影形狀為橢圓，表明水平環(huán)13沒有位于射線源7的中心射線所在水平面內(nèi)，通過可調(diào)底座來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的高度，使水平環(huán)的投影形狀為水平直線，此時水平環(huán)13位于中心射線所在的水平面內(nèi)。
[0064]例如，當水平環(huán)13的投影為橢圓時，通過可變底座4調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5升高微小位移，若此時水平環(huán)13的投影的橢圓V軸方向軸長變大，表明水平環(huán)13在高于射線源中心射線所在水平面，則應(yīng)向下適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的高度，此時，若調(diào)節(jié)后水平環(huán)13的投影仍為橢圓且V軸方向軸長變大，表明前述調(diào)節(jié)位移過大，則應(yīng)向上適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5高度；若調(diào)節(jié)后水平環(huán)13的投影仍為橢圓且V軸方向軸長變小，表明前述調(diào)節(jié)距離過小，水平環(huán)13仍然高于射線源中心射線所在水平面，應(yīng)繼續(xù)向下適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5高度，或表明前述調(diào)節(jié)距離過大，水平環(huán)13低于射線源中心射線所在的水平面，但與射線源中心射線所在水平面距離較調(diào)節(jié)前變??；如此反復調(diào)節(jié)，直至水平環(huán)13的投影為水平直線。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0065]然后，觀察水平環(huán)13的投影直線是否落在探測器3的中心像素行，若水平環(huán)13的投影直線落在探測器像素中心行，表明探測器不3存在位移誤差AV ;若水平環(huán)13的投影直線未落在探測器3的像素中心行，表明探測器3存在位移誤差Λ V，通過沿V軸調(diào)整調(diào)節(jié)臺2的位移以調(diào)節(jié)探測器3沿V軸的位移，使水平環(huán)13的投影直線位于探測器3的中心像素行，此時探測器的成像中心O2無沿V軸的位移誤差Λ V。
[0066]例如，當水平環(huán)13的投影直線位于UV坐標平面內(nèi)+V范圍內(nèi)時，表明探測器存在沿-V方向的位移誤差Λ V,則應(yīng)沿+V方向適當移動探測器，若調(diào)節(jié)后水平環(huán)13的投影直線位于UV坐標平面內(nèi)-V范圍內(nèi)，表明前次調(diào)節(jié)位移過大，則應(yīng)沿-V方向適當移動探測器；如此反復調(diào)節(jié)，直至水平環(huán)13的投影直線落在探測器3的像素中心行。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0067]5)調(diào)節(jié)探測器繞U軸的面外角度誤差Θ:
[0068]首先，對兩顆定位珠14進行投影，觀察定位珠14的投影斑與豎直桿12的投影的相對位置。若定位珠14投影斑的中心落在豎直桿12的投影直線上，表明定位珠14位于射線源中心射線所在豎直平面內(nèi)；若定位珠14投影斑的中心不在豎直桿12的投影直線上，表明定位珠14不在射線源7的中心射線所在的豎直平面內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)臺5轉(zhuǎn)動，使兩顆定位珠14的投影斑的中心落在定位桿12的投影直線上，此時兩顆定位珠14位于中心射線所在的豎直平面內(nèi)。
[0069]例如，當定位珠14位于旋轉(zhuǎn)臺5上靠近射線源7的一側(cè)，且定位珠14的投影斑落在-U范圍內(nèi)時，表明定位珠14應(yīng)向+X、+Y方向移動，即應(yīng)沿逆時針方向適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5角度，若調(diào)節(jié)之后，位于上面的定位珠14的投影斑落在+U范圍內(nèi)，則表明前次調(diào)節(jié)角度過大，應(yīng)沿順勢針方向適當調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺5的角度。如此反復調(diào)節(jié)，直至定位珠14的投影斑的中心落在豎直桿12的投影直線上。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0070]然后，觀察兩顆定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離是否相等，若定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離相等，表明探測器3不存在角度誤差Θ ;若定位珠14投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離不相等，表明探測器存在角度誤差Θ，通過調(diào)節(jié)臺繞U軸旋轉(zhuǎn)，使兩顆定位珠的投影斑的中心到水平環(huán)的投影直線的距離相等，此時探測器3繞U軸無面外角度誤差Θ。
[0071]例如，當位于上方的定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離大于位于下方的定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離時，表明探測器3存在沿順時針方向繞U軸旋轉(zhuǎn)導致的角度誤差Θ，則應(yīng)沿逆時針方向繞U軸適當旋轉(zhuǎn)探測器，若調(diào)節(jié)后，位于上方的定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離小于位于下方的定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離，表明前次調(diào)節(jié)角度過大，此時探測器3存在沿順時針方向繞U軸旋轉(zhuǎn)導致的角度誤差Θ，則應(yīng)沿順時針方向繞U軸適當旋轉(zhuǎn)探測器。如此反復調(diào)節(jié)，直至兩顆定位珠14的投影斑的中心到水平環(huán)13的投影直線的距離相等。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0072]6)調(diào)節(jié)探測器繞V軸的面外角度誤差β:
[0073]觀察水平環(huán)13的投影直線，水平環(huán)13的投影直線的兩端點所對應(yīng)水平環(huán)13上的兩點在Y軸方向上關(guān)于X軸對稱，即兩點的Y坐標值大小相等，若水平環(huán)13的投影直線的兩端點到V軸的距離相等，即水平環(huán)13的投影直線被豎直桿12的投影所分成的兩段直線長度相等，表明探測器不存在角度誤差β ;若水平環(huán)13的投影直線被豎直桿12的投影所分成的兩段直線長度不相等，表明探測器3存在角度誤差β，通過調(diào)節(jié)臺2繞V軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)探測器3，使水平環(huán)13的投影直線的兩端在U軸方向上關(guān)于V軸對稱，此時探測器3繞V軸無面外角度誤差β ;
[0074]其中，步驟2)至4)的順序可互換，并且步驟5)和6)的順序可互換。
[0075]本實用新型在對錐束CT系統(tǒng)幾何進行校正后，進一步包括獲取系統(tǒng)幾何參數(shù)。
[0076]系統(tǒng)幾何參數(shù)包括射線源焦點到旋轉(zhuǎn)軸的距離S0、射線源焦點到探測器的成像平面的距離SD和中心射線的投影坐標(U(I，V(I)。中心射線的投影坐標Uci, Vtl)可直接讀出，射線源焦點到旋轉(zhuǎn)軸的距離SO和射線源焦點到探測器的成像平面的距離SD可通過定位珠14的位置與其投影的幾何關(guān)系計算得出。獲取參數(shù)方法如下:
[0077]定義兩顆定位珠的間距為1、兩顆定位珠到豎直桿12的距離為r，I和r的值可通過測量得到。
[0078](I)對錐束CT系統(tǒng)幾何校正完成后，讀取豎直桿12的投影直線與水平環(huán)13的投影直線的交點坐標，即為中心射線的投影坐標U0，v0);計算出位于上方的定位珠14的投影中心坐標，記為(ul，vl)；
[0079](2)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺高度,使位于上方的定位珠14沿Z軸方向移動距離d,計算定位珠14當前的投影中心坐標，記為(u2，v2)，則可得移動前后定位珠14位置與定位珠的投影中心的幾何關(guān)系，如圖5所示。根據(jù)三角形相似原理可得如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置⑴包括:支撐體(11)、豎直桿(12)、水平環(huán)(13)和兩顆定位珠(14);其中，所述豎直桿(12)、水平環(huán)(13)和定位珠(14)均固定在支撐體(11)上；所述水平環(huán)(13)上的各點位于同一面內(nèi)；所述豎直桿(12)垂直于水平環(huán)(13)所在的平面；所述兩顆定位珠(14)沿與豎直桿(12)平行的方向分別位于水平環(huán)(13)的兩側(cè)，與豎直桿(12)位于同一個豎直平面內(nèi)，并且到水平環(huán)(13)的距離相等。
2.如權(quán)利要求1所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述水平環(huán)(13)關(guān)于豎直桿(12)和兩顆定位珠(14)所在的豎直平面對稱。
3.如權(quán)利要求1所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，進一步包括兩顆水平定位珠，兩顆水平定位珠沿與水平環(huán)(13)平行的方向分別位于豎直桿(12)的兩側(cè)，并且到豎直桿(12)的水平方向距離相等。
4.如權(quán)利要求1所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述支撐體(11)為實心體、殼體或框體。
5.如權(quán)利要求1所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述支撐體(11)的材料對射線的衰減系數(shù)小于豎直桿(12)、水平環(huán)(13)和定位珠(14)的材料；所述支撐體(11)采用的材料為有機玻璃、聚氯乙烯和樹脂中的一種；所述豎直桿(12)、水平環(huán)(13)和定位珠(14)采用的材料為鎢、銅、鑰、鉛和鋯中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，進一步包括錐束CT系統(tǒng)，所述錐束CT系統(tǒng)包括:旋轉(zhuǎn)臺(5)、可調(diào)底座(4)、調(diào)節(jié)臺(2)、探測器(3)、射線源(7)和射線源臺(6);其中，所述調(diào)節(jié)臺(2)、可調(diào)底座(4)和射線源臺(6)位于同一直線上；所述射線源臺(6)和調(diào)節(jié)臺(2)分別位于兩端，射線源(7)位于射線源臺(6)上；所述探測器(3)放置在調(diào)節(jié)臺(2)上；所述可調(diào)底座(4)位于調(diào)節(jié)臺(2)和射線源臺(6)之間，所述旋轉(zhuǎn)臺(5)設(shè)置在可調(diào)底座(4)上，所述錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置(I)放置在旋轉(zhuǎn)臺(5)上。
7.如權(quán)利要求6所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)臺(2)具有6個自由度，分別為沿三個互相垂直的軸線移動，并繞三個互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求6所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述射線源臺(6)具有6個自由度，分別為沿三個互相垂直的軸線移動，并繞三個互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求6所述的錐束CT系統(tǒng)幾何位置的校正裝置，其特征在于，所述可調(diào)底座(4)具有3個自由度，分別為沿三個互相垂直的軸線移動。
【文檔編號】A61B6/03GK203776924SQ201420101117
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】楊昆, 李 真, 曾海寧, 周坤, 黃益星, 呂江超 申請人:北京銳視康科技發(fā)展有限公司