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原文传递一种基于random变换的CT系统参数标定与成像方法

专利名称：	一种基于random变换的CT系统参数标定与成像方法
摘要：	本发明具体涉及一种基于random变换的CT系统参数标定与成像方法，在正方形托盘上放置两个均匀固体介质组成的标定模板，模板的几何信息和吸收率已知，根据该标定模板及其接收信息，求解CT系统旋转中心在正方形托盘中的位置、探测器单元的间距以及X射线的180个方向；利用问题1中CT系统得到的未知介质1的接收信息，未知介质1相应的数据文件已知，利用问题1中的标定参数，确定该未知介质1在正方形托盘中的位置、几何形状及吸收率；同样得到未知介质2的相关信息；设计新模板建立对应的标定模型，以改进CT系统的标定精度和稳定性。该方法提高了参数的精度，成像质量高，且求解各个参数方法直观易懂。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	陕西师范大学
发明人：	梁洪涛;朱鑫;刘丽丽
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201811596524.6
公开号：	CN109765249A
代理机构：	西安智萃知识产权代理有限公司
代理人：	方力平
分类号：	G01N23/046(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	710119 陕西省西安市长安区西长安街620
主权项：	1.一种基于random变换的CT系统参数标定与成像方法，其特征在于：包括：问题1、在正方形托盘上放置两个均匀固体介质组成的标定模板，模板的几何信息和吸收率已知，根据该标定模板及其接收信息，求解CT系统旋转中心在正方形托盘中的位置、探测器单元的间距以及X射线的180个方向；问题2、利用问题1中CT系统得到的未知介质1的接收信息，未知介质1相应的数据文件已知，利用问题1中的标定参数，确定该未知介质1在正方形托盘中的位置、几何形状及吸收率；问题3、利用问题1中CT系统得到的另一个未知介质2的接收信息，未知介质2相应的数据文件已知，利用问题1中的标定参数，给出该未知介质2在正方形托盘中的位置、几何形状及吸收率；问题4、设计新模板建立对应的标定模型，以改进CT系统的标定精度和稳定性。 2.根据权利要求1所述的CT系统参数标定与成像方法，其特征在于，所述CT系统的参数标定的具体方法如下：当被测物体是均匀介质时，穿过物体的射线强度按照指数规律衰减，遵循Lambert-beer定律，用公式表示出来就是w＝w0e-αl；而在射线只通过空气的路径上，X射线的强度几乎没有改变，因此，空气的值几乎为零；在x-y平面内，若衰减系数的分布函数为p(x,y)，则在l所在直线的方向上的射线强度变化为取负对数后，记为f，是一个可测物理量，它的物理意义是物质在该能量射线下的衰减系数沿直线l方向上的线积分， ∫lp(x,y)dl＝αln(w/w0) 由于本题中介质均匀，因此分布函数p(x,y)恒为定值。 3.根据权利要求1所述的CT系统参数标定与成像方法，其特征在于，所述未知介质1的位置、几何形状和吸收率的确定方法如下： CT成像相当于对一切探测出的投影值Rg(t,θ)，反求衰减系数的分布函数g(x,y)，这个反演过程可通过拉东变换实现；拉东变换的参数形式定义式为，其中g(x,y)函数沿平面上任何一条直线xcosθ+ysinθ＝t可积，上式称为函数g(x,y)的拉东变换，记b(t,θ)＝Rg(t,θ)；先求出CT系统的增益系数，然后对数据进行去增益化，其中α＝ln[(l0-l)l]，计算出α＝1.75；由于CT系统的旋转中心不在正方形托盘的中心，因此需要对数据做平移变化才能恢复数据的原始信息；设旋转中心为(a,b)，做如下平移变化， Rρ(t,θ)＝Rf(t-acosθ-bsinθ,θ) 由中心切片定理知，图像重构就是求投影g(t,θ)的逆变换(反演变换)，对当θ给定时，图像投影Rg(t,θ)的一维傅里叶变换等于对图像g(x,y)的二维傅里叶变换；首先对图像投影做一维傅里叶变换，再做二维傅里叶变换，此时通过观测值b(t,θ)反推出的f(x,y)为经过校正后的信息。 4.根据权利要求1所述的CT系统参数标定与成像方法，其特征在于，所述未知介质2的位置、几何形状和吸收率的确定方法与未知介质1的相关信息的理论求解过程一致，相互区别的只是相应的经过增益后的数据不同。 5.根据权利要求1所述的CT系统参数标定与成像方法，其特征在于，所述CT系统的误差分析与稳定性分析的具体方法如下：在CT系统的旋转次数是有限的情况下，图像重建是不适定的，利用被测物体的先验信息对问题进行约束，可求出原问题的近似解，正则化算法就是这样一种方法；正则化方法的求解过程为：在对线性代数方程组Ag＝b进行求解时，可将此问题转化为计算\|\|Ag-b\|\|2的极小值，但对于不适定问题的求解，可添加一个惩罚项，此时原问题变为：其中，ψ(g)取为正则函数，为附加在正则函数上的惩罚项因子，对极小值进行求解也就是对公式最优解进行求解；根据几何关系，可以计算出探测点元之间的距离，当斜率为定值时，x1/x2也为一定值，由此可以计算出r的系数为(x1+1/x2)，因为r和x1/x2代入算出距离相对较小，由此可以判断小圆半径对稳定性的影响较小。
所属类别：	发明专利