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龍圖騰網(wǎng)獲悉大連理工大學(xué)申請(qǐng)的專利一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120232920B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510703174.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01N23/046；該發(fā)明授權(quán)一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法是由龔俊哲;文曉鵬;李軒衡;孫怡設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-05-29向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明屬于臥式工業(yè)CT領(lǐng)域，公開(kāi)了一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法。本發(fā)明針對(duì)臥式CT系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種由均勻分布的碳纖維板與內(nèi)嵌其中的陶瓷小球構(gòu)成的圓筒形標(biāo)定塊，對(duì)標(biāo)定塊進(jìn)行CT掃描后可得到標(biāo)定塊落在探測(cè)器上的投影。本發(fā)明提出了一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法，對(duì)包含若干圓形的投影進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)圓心即可確定單張投影中小球的位置。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種分析小球橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，對(duì)CT掃描得到的360張投影進(jìn)行綜合分析，得到各小球的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡。利用各橢圓中心點(diǎn)擬合出一條直線，即臥式CT的旋轉(zhuǎn)中心，從而測(cè)出臥式CT旋轉(zhuǎn)圓盤的中心軸與射線源光束中心的偏差距離，以提高重建圖像質(zhì)量。

本發(fā)明授權(quán)一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種針對(duì)臥式CT系統(tǒng)的中心軸標(biāo)定方法，其特征在于，步驟如下： 步驟1：標(biāo)定塊的掃描 標(biāo)定塊為碳纖維板制成的圓筒形體，內(nèi)嵌多個(gè)陶瓷球；陶瓷球的分布滿足同一高度只內(nèi)嵌有一個(gè)；臥式CT工作時(shí)，標(biāo)定塊是由夾爪固定，為防止夾爪在CT掃描過(guò)程中的遮擋，要求標(biāo)定塊內(nèi)最下端的陶瓷球與標(biāo)定塊的下邊緣留有距離；經(jīng)過(guò)臥式CT全角度的錐束掃描后，得到360張標(biāo)定塊的投影，陶瓷球落在臥式CT的探測(cè)器平面上的投影為圓形，需對(duì)投影進(jìn)行圓形檢測(cè)； 步驟2：標(biāo)定塊投影中的圓形檢測(cè) （1）投影圖像的預(yù)處理：為了將陶瓷球的投影與背景區(qū)分開(kāi)，先對(duì)投影進(jìn)行上下邊緣的裁切；再調(diào)整投影的灰度值范圍，記投影中任意一點(diǎn)的灰度值為p，投影中的最小灰度值為pmin，投影中的最大灰度值為pmax，將投影的灰度值歸一化為0-1之間，如式1所示；再將歸一化后的投影灰度值縮放到0-255之間，以生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的灰度圖像pgray，如式2所示； , ,（2圓形檢測(cè)：采用基于梯度的霍夫圓檢測(cè)方法對(duì)灰度圖像pgray進(jìn)行初步圓形檢測(cè)；圓形通過(guò)其圓心xc,yc與半徑r進(jìn)行描述，如式3所示，故利用霍夫圓檢測(cè)方法，將式3所示圓形的方程轉(zhuǎn)化為圓心橫坐標(biāo)xc、圓心縱坐標(biāo)yc以及半徑r；通過(guò)霍夫變換將圓形轉(zhuǎn)化為參數(shù)空間，在此參數(shù)空間中搜索投影中潛在的圓形； ，對(duì)固定的半徑r，在圓心橫坐標(biāo)xc、圓心縱坐標(biāo)yc以及半徑r組成的參數(shù)空間中記錄可能的圓心xc,yc，最終檢測(cè)到投影中存在的所有圓形；然后再遍歷兩兩組合的每對(duì)圓形，若兩圓形的圓心之間的距離小于兩圓形半徑之和則視為兩圓形重疊；遍歷完成后，刪除所有標(biāo)記為重疊的圓形； 上述霍夫圓檢測(cè)法是初步的圓形檢測(cè)，得到的圓形尚未完全匹配投影中的真實(shí)圓形；再利用水平集方法進(jìn)行圓形邊緣的進(jìn)一步優(yōu)化，通過(guò)迭代優(yōu)化精確定位投影中的圓形邊緣；首先，對(duì)于投影中任意一處的像素x,y，初始化水平集函數(shù)，如式4所示： ，得到圓形邊界上的點(diǎn)=0，圓形內(nèi)部的點(diǎn)＜0，圓形外部的點(diǎn)＞0； 然后，對(duì)水平集函數(shù)進(jìn)行迭代優(yōu)化，使檢測(cè)到的圓形邊緣匹配投影中圓形的邊緣；每次迭代的步驟如下：分別計(jì)算的水平方向和垂直方向的梯度，如式5與式6所示： , ，計(jì)算梯度的大小并歸一化，如式7、8、9所示： ， ， ，通過(guò)計(jì)算水平方向和垂直方向的二階導(dǎo)數(shù)得到散度k，如式10所示： ，拉普拉斯算子通過(guò)計(jì)算像素點(diǎn)的二階導(dǎo)數(shù)來(lái)檢測(cè)灰度圖像pgray中強(qiáng)度變化較大的區(qū)域，如式11所示，其中為投影灰度值； ，定義邊緣強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)項(xiàng)，如式（12）所示，利用拉普拉斯算子計(jì)算投影的二階梯度，用于檢測(cè)邊緣；對(duì)拉普拉斯結(jié)果取絕對(duì)值并應(yīng)用高斯平滑，降低噪聲影響； ，根據(jù)散度k和邊緣強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)項(xiàng)更新水平集函數(shù)，逐步使收斂到目標(biāo)邊緣，如式13所示，其中為更新步長(zhǎng)，控制水平集函數(shù)演化的速度； ，經(jīng)過(guò)多次迭代，水平集函數(shù)收斂到目標(biāo)邊緣；最終通過(guò)閾值分割獲取邊緣，輸出為一個(gè)二值化的邊緣掩碼mask，如式14所示；其中小于零的點(diǎn)表示圓形的內(nèi)部或邊界點(diǎn)，其余點(diǎn)表示圓形的外部；最終，水平集方法讓收斂，使其精確擬合圓的邊緣；至此，對(duì)投影的圓形檢測(cè)處理完畢； ，步驟3：獲取小球的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡 在檢測(cè)出投影的圓形后，通過(guò)圓心確定單張投影中陶瓷球的位置，綜合所有投影即得到各陶瓷球的運(yùn)動(dòng)軌跡；由于標(biāo)定塊中各陶瓷球的高度不同，因此在點(diǎn)光源照射下各陶瓷球的運(yùn)動(dòng)軌跡是分開(kāi)的橢圓；為了確定陶瓷球的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)采集到的360張投影進(jìn)行分層處理；將360張投影進(jìn)行整合，并按高度劃分多層；根據(jù)各圓心縱坐標(biāo)，將各圓形分配到不同的層；在分配各圓時(shí)，對(duì)所有層進(jìn)行遍歷；如果一個(gè)圓的縱坐標(biāo)在某層范圍內(nèi)且該層尚未被分配圓，則直接保存，如果遍歷時(shí)該層已經(jīng)有圓，則會(huì)比較當(dāng)前圓心縱坐標(biāo)與已存在的圓心縱坐標(biāo)，選擇離該層中心最近的圓進(jìn)行保存；經(jīng)過(guò)多輪排序后，所有的圓都會(huì)被分配到不同高度的層中；至此獲得各個(gè)陶瓷球的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡； 步驟4：旋轉(zhuǎn)圓盤中心軸的誤差分析 在投影平面上進(jìn)行光束中心與旋轉(zhuǎn)軸誤差分析，射線源的中心光束與探測(cè)器平面相互垂直，將光束中心與探測(cè)器平面交點(diǎn)的坐標(biāo)記為u0,v0，利用標(biāo)定塊內(nèi)嵌陶瓷球的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡擬合出旋轉(zhuǎn)中心軸，與u0比較后即得出旋轉(zhuǎn)中心與光束中心的偏離量； 根據(jù)步驟3中得到的各橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，確定各橢圓的中心坐標(biāo)，利用各橢圓中心的橫坐標(biāo)擬合出一條垂直線；計(jì)算各橢圓中心點(diǎn)與擬合垂直線的偏差并計(jì)算偏差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，篩選出與垂直線偏差過(guò)大的點(diǎn)用于繪圖顯示。

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