一种检测器的校正方法和使用该校正方法的装置及设备与流程

本发明涉及CT设备用光学元器件的校准方法，特别提供了一种检测器的校正方法以及使用该校正方法的装置及设备。

背景技术：

CT机主要包括X射线管和探测器系统，如附图1所示，分别用于发射和接收X射线。对于CT机来说，成像利用的是直线传输的X射线，因此需要对改变了传输方向的X射线进行抑制。这些改变了传输方向的X射线就是散射X射线，散射X射线主要包括两种：一种是CT机本身固有的，即X射线管内的散射，也叫离焦散射(off-focal radiation)，另一种是与成像样品有关的散射(scattering)。不管哪种散射，都可以使用防散射栅格片(Anti-scattering grid,ASG)来抑制。防散射栅格片是放置在探测器前方，正对焦点的一组金属片。在CT机的装配中，栅格片的安装要求比较精细，如果不能正对焦点，就会遮挡探测器，而且导致探测器的遮挡范围不均匀，进而导致伪影。然而，在CT机的生产实践中，栅格片非常难以保证在安装时正对焦点，很容易存在一些栅格片倾斜的情况。为了尽量克服该问题，CT设备在出厂前，一般都会检测栅格片的安装情况，如果发现栅格片倾斜角度较大，只能返工重新安装，否则会导致图像产生弧状或条状伪影。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是通过算法解决栅格片安装不良导致的伪影，从而避免因栅格片倾斜引起图像伪影而导致的重复调整栅格片和返工安装，提高了生产效率。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种检测器的校正方法，是通过对X射线管内的散射(off-focal radiation)校正来进行，包括以下两个步骤：步骤1是通过测量栅格片倾斜角度或者利用CT机的不同焦点计算，而得到探测器的遮挡比例，步骤2是利用遮挡比例进行散焦校正(off-focal correction)。

进一步地，步骤1可以利用CT机提供的不同焦点，通过CT机的原始数据直接计算得到遮挡比例。具体地说，可以使用飞焦点(Flying focal spots)的两个焦点或单焦点的大小焦点。飞焦点是CT机通常提供的配置，通过对球管添加不同大小的高压，控制焦点在两个位置之间来回切换。对于没有提供飞焦点的CT机，一般提供两种焦点选项，两种焦点的尺寸不同，位置不同，可以满足不同剂量的需求。由于两个焦点的位置略有偏差，将两个焦点下的探测器响应做除法，如公式1，就可以发现有跳变的探测器通道。这些通道的栅格片安装有倾斜，而且正负号可以反映栅格片的倾斜方向。

公式1：Ratio＝(A1/A2-1)

A1和A2分别为两个焦点下的探测器响应。

如附图2所示，(a)示意栅格片安装良好，两个焦点遮挡范围一致，(b)示意栅格片安装不佳，导致左侧探测器没有遮挡，而右侧探测器完全遮挡。对于(a)图，A1＝A2，因此Ratio为0，表示栅格片对两侧探测器遮挡均匀。对于(b)图，A1＝0，ratio＝-1，表示栅格片将右侧探测器完全遮挡，由于栅格片向一侧倾斜，因此左侧探测器完全无遮挡。

或者，步骤1也可以采取角度仪器测量的方法得到栅格片倾斜角度，进而计算遮挡比例。

如附图3所示，使用角度仪器测量每个探测器两侧的栅格片倾斜角度α和β，则探测器遮挡比例可由公式3计算得到。

公式3：Ratio＝(L*tanα+L*tanβ)/Width

其中L为栅格片的高度，Width为探测器宽度。

步骤2是利用遮挡比例来修正散焦校正的卷积核。散焦校正的常见方法是根据遮挡比例生成一系列卷积核，对每个探测器的响应进行卷积运算。

具体地说，在生成卷积核时，需要考虑探测器的遮挡情况，对于遮挡偏小的探测器，更多的散焦X射线可以进入，因此卷积核的长度需要增加；对于遮挡偏大的探测器，更少的散焦X射线可以进入，因此卷积核的长度需要减少。计算卷积核的公式为公式2。

公式2：Kernel＝Iofffocus*Attfiltration*SASG*k*(1+ratio)

其中Iofffocus为散焦强度，Attfiltration为CT机滤过的衰减，SASG为防散射栅格片的理论遮挡，ratio为第一步得到的遮挡比例，k为比例系数，与系统的固有性质相关，可用于调节校正效果。

此外，本申请还提供了一种使用了上述校正方法的装置及设备。

进一步地，该装置及设备可以是非均匀遮挡检测器，也可以是能够使用上述校正方法的其他装置及设备。

经实践验证和对比后发现，采用上述校正方法可以有效避免因栅格片倾斜导致的图像产生弧状或条状伪影而引起的重新拆解和安装，从而快速、便捷地检测栅格片的倾斜角度并实现图像校正，避免伪影的产生。

同时，本发明还提供了将上述校正方法作为一项软件功能集成到装置及设备中，从而使得该装置及设备相比于现有装置及设备具有以下优势：采用本发明校正方法的装置及设备能够有效避免因栅格片倾斜导致的图像产生弧状或条状伪影，并能够快速、便捷地检测栅格片的倾斜角度来实现图像校正，避免伪影的产生。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明实施例中的CT设备基本原理示意图；

图2为利用焦点测量探测器遮挡比例示意图；

图3为利用角度仪器测量遮挡比例示意图；

图4为栅格片造成的探测器遮挡测量结果示意图；

图5为典型的散焦强度和滤过分布曲线图；

图6为卷积核修正效果图；

图7为校正效果图；

图8为根据角度仪器测量得到的遮挡比例分布图；

图9为根据角度分布得到的典型卷积核变化图；

图10为校正前后对比图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，但本领域技术人员根据以下实施例中具体方案的替换、转用或组合均包含于本发明的保护范围之内。

实施例1

一种检测器的校正方法，包括以下两个步骤：步骤1是通过测量栅格片倾斜角度或者利用CT机的不同焦点计算，而得到探测器的遮挡比例，步骤2是利用遮挡比例进行散焦校正(off-focal correction)。

步骤1是利用CT机提供的不同焦点，可以通过CT机的原始数据直接计算得到遮挡比例。比如使用飞焦点(Flying focal spots)的两个焦点或单焦点的大小焦点。由于两个焦点的位置略有偏差，将两个焦点下的探测器响应做除法，如公式1，就可以发现有跳变的探测器通道。这些通道的栅格片安装有倾斜，而且正负号可以反映栅格片的倾斜方向。

公式1：Ratio＝(A1/A2-1)

A1和A2分别为两个焦点下的探测器响应。

如附图2所示，(a)示意栅格片安装良好，两个焦点遮挡范围一致，(b)示意栅格片安装不佳，导致左侧探测器没有遮挡，而右侧探测器完全遮挡。对于(a)图，A1＝A2，因此Ratio为0，表示栅格片对两侧探测器遮挡均匀。对于(b)图，A1＝0，ratio＝-1，表示栅格片将右侧探测器完全遮挡，由于栅格片向一侧倾斜，因此左侧探测器完全无遮挡。

如附图4所示，一台装配完成的CT机依据步骤1测量得到的遮挡比例。图中的遮挡比例按照每个探测器模块进行平均，并展示出每个切片层的计算结果，从中可以观察到每个模块的栅格片安装情况。

步骤2是利用遮挡比例修正散焦校正的卷积核。散焦校正的常见方法是根据遮挡比例生成一系列卷积核，对每个探测器的响应进行卷积运算。在生成卷积核时，需要考虑探测器的遮挡情况，对于遮挡偏小的探测器，更多的散焦X射线可以进入，因此卷积核的长度需要增加，对于遮挡偏大的探测器，更少的散焦X射线可以进入，因此卷积核的长度需要减少。计算卷积核的公式为公式2。

公式2：Kernel＝Iofffocus*Attfiltration*SASG*k*(1+ratio)

其中Iofffocus为散焦强度，Attfiltration为CT机滤过的衰减，SASG为防散射栅格片的理论遮挡，ratio为第一步得到的遮挡比例，k为比例系数，与系统的固有性质相关，可用于调节校正效果。

散焦强度可以通过金属板逐步遮挡X射线管测量得到，也可以根据X射线管的靶结构和射线窗尺寸理论计算得到，典型的散焦强度分布如附图5中的(a)所示。CT机滤过的衰减主要包括平板滤过和蝶形滤过，可通过滤过的尺寸计算得到，典型的滤过衰减分布如附图5中的(b)所示。防散射栅格片的理论遮挡是根据栅格片的设计角度计算而来。比例系数k是一个接近1的数值，由于X射线管散焦的程度不同，对于不同的CT机型，可能需要根据校正效果微调k。

卷积核变化效果如附图6所示，图中实线为考虑栅格片遮挡修正的卷积核，虚线为原始卷积核。

校正效果如附图7所示，(a)图圆圈处可见黑色条伪影，(b)图圆圈处伪影消失。

通过上述技术分析和图像对比后可以确认，采用上述校正方法可以有效避免因栅格片倾斜导致的图像产生弧状或条状伪影，能够快速、便捷地检测栅格片的倾斜角度并实现图像校正，避免伪影的产生。

实施例2

本实施例的步骤1中是通过使用单焦点的大小焦点来计算遮挡比例的，其他内容同于实施例1。计算中间结果和校正效果与实施例1一致。

实施例3

本实施例的步骤1中是通过角度仪器测量的方法得到栅格片倾斜角度，进而计算遮挡比例。其他内容同于实施例1。

如图3所示，使用角度仪器测量每个探测器两侧的栅格片倾斜角度α和β，则探测器遮挡比例可由公式3计算得到：

Ratio＝(L*tanα+L*tanβ)/Width (公式3)

其中L为栅格片的高度，Width为探测器宽度。栅格片的倾斜角度α、β也可以通过x1、x2与栅格片高度L来计算得出。

如附图8所示，为根据角度仪器测量得到的遮挡比例分布。根据此角度分布得到的典型卷积核变化如附图9所示，校正前后的图像如附图10所示。

通过上述技术分析和图像对比后可以确认，采用上述校正方法可以有效避免因栅格片倾斜导致的图像产生弧状或条状伪影，能够快速、便捷地检测栅格片的倾斜角度并实现图像校正，避免伪影的产生。

实施例4

一种使用了实施例1、2或3中所述校正方法的装置及设备，该装置及设备可以是一种检测器，尤其可以是非均匀遮挡检测器，也可以是能够使用上述校正方法的其他装置及设备。本实施例中的装置及设备是将实施例1、2或3中所述的校正方法作为一项软件功能集成在该装置及设备中的，从而使得该装置及设备具有有效避免因栅格片倾斜导致的图像产生弧状或条状伪影，并能够快速、便捷地检测栅格片的倾斜角度来实现图像校正，避免伪影的产生。