ct系统参数标定

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1、CT系统参数标定问题研究摘要本文通过对体模系统和投影点坐标的分析，提出了较为充分合理的假设，并对数据进行了似合処理。先后建立了三个模型（理想状态下的模型，只考虑载物台倾斜的模型，考虑载物台倾斜与探测器的俯仰角的模型）来求解CT系统参数标定的问题。在对问题一的分析中，只考虑在理想情况下：即载物台水平和探测器无偏转，并不考虑机械误差的情况K各个参数之间的关系，以X光放射源为原点建立坐标系，沿水平方向射向探测器的水平直线为X轴，竖直方向为丫轴，建立模型一，绘出侧视图如一所示。运用儿何知识作图，通过建立相似阐形的等比例方程来研究确定儿个系统参数之间

2、的关系（X射线源的位置参数、载物中心线的位置参数和探测器的位置参数）。同时求出载物台半径等参数，最后讨论了引人像素、载物台偏角、观测器俯仰角和数据不确定度对误差的影响。在分析问题二时，考虑到所给椭圆点集可能有偏差，于是首先运用似合的方法对数据行処理，得到更为确信的数据并由此求出修正后的“椭圆”方程（观察均方根误差，得知此方程能符合条件，可以使用）。由f考虑多个误差因素将使模型计算变得极为复杂，在此不同时考虑。假设探测器无偏转，只有载物台倾斜，，建立模型二&易知倾斜的载物台与安装没有偏差的水平观测器可以等效为水平的载物台与只纵向倾斜的观测器。

3、然后根据拟合后的数据求出两类椭圆长轴斜率。从而求出载物台倾斜角为0.1146，并依据此进一步修正数据。在模型二修正数据的基础上，考虑探测器的俯角A因素（易知A不影响模型二的求解）建立模型三。由修正后的图知两“椭圆”长轴长等。由上方长轴长大于下方长轴长知探测器向前倒。经过一定数据近似后，再根据等比例关系可求得探测器俯翔h为1.623%近一步推导可得坐标及光源到旋转台的旋转轴的距离为263.9人，《，光源在成像平面上的水平直射点，光源到探测器水平直射点的间距为688.57mm，。最后在问题三，对模型三的机械误差进行了分析计算。机械误差主要来源为

4、像素、载物台偏角，探测器的俯仰角，圆心距离的误差。并进行了炅敏度分析。关键词:坐标修正载物台偏角探测器俯仰角机械误.差一、问题的重述扫描物件围绕某一固定转轴旋转，每隔一定角度采集一张图像，然后根据采集的图像采用3D图像重建算法即可将原始3D物fP-重建出来。在实际中，由X射线源发出X射线，经过扫描物体衰减后照射在探测器上，探测器根据接收到的光子数的计数实现光电转换，从而形成灰度图像。一般平板探测器大小为3000X2000像素，每个像素为0,127圆。在CT系统安装过程中往往存在机械误差，而这些误差对于物件重建的准确性往往是致关重要的，实际中

5、就需要对安装好的CT系统进行参数标定，系统参数主要包括X射线源的位置、载物中心线的位置和探测器的位置参数等。对"KT系统参数标定精度要求是不够的(通常CT重建过程中系统参数的机械误差不允许超过一个像素)。通过扫描已知参数的体模，分析投影数据，估计系统参数的方法。针对工业CT要求解决如下问题：(1)建立合适的坐标系，正确描述CT系统的各种参数和机械误差，并建模分析这些参数的关系和可能的机械误差A(2)通常采用轴承钢球作为CT参数标定体模。因为它具有各向投影一致，边缘清晰等优点，在里采用两个钢球实现CT的参数标定实验.两个钢球置于有机玻璃管中(

6、5«射线容易透过有机玻璃，容易后期球心获取的阁像灶理)，钢球直径为8画±0.0008画，两球心距离约为10011土。将有机玻璃管固定在旋转载物台上，载物台携带有机玻璃管以均匀速度旋转，与此同时X射线源发出的射线，探测器采集数据(旋转一周，等间距采集180张)。两个钢球球心投影的轨迹是两个楠圆。试根据实验数据估计该CT系统的参数值，给出CT系统的标定。(3)在参数标定过程中可能存在多种可能的机械误差，对参数标定可能的误差进行分析。二、问题的分析问题一：本题误差主要來源于工业CT系统安装过程。除了装置本身的由于在装系统时，可能会导致探测器扭转、

7、前后俯仰T载物台的倾斜等，都会导致机械误差的存在。我们在计算时会考虑这些因素，并建立相应的模型。所以，在标定时应该给出其机械误差大小。可以根据体模的投影数据，利用几何知识來求解主耍包括X射线源的位置、载物中心线的位置和探测器的位置并求出他们的关系。对于载物台來说，由载物台要进行旋转，所以其倾斜方式只有一种。问题二：根据分析，载物台的倾斜可以等效为探测器投影绕一个点在竖直方向旋转(图三所示)。由附录一中图分析可知，，两个椭圆的长轴不是水平的，这是由于载物台的倾斜造成的；上椭圆与下椭圆的长轴不一样校，这是由于探测器的前后俯仰造成的：“椭圆”图形

8、左右不对称，是由T•探测器的扭转造成的。我们分别建立模型将数据一步一步进行処理，得到机械误差来源t再进行修正，从而给出准确的CT参数标定。问题三：本题中考虑的机械误差來源有两圆心