超高分辨micro‑CT分辨率测试方法及其装置与流程

本发明涉及一种分辨率测试方法及其装置，尤其涉及一种超高分辨micro-CT分辨率测试方法及其装置。

背景技术：

超高分辨小动物CT的分辨率指标一向是衡量机器性能的最重要的指标，如何准确快速的测试分辨率一向是厂家以及买家都比较关注的问题。对于分辨率的测试一般需要购买特定的模体，利用其中比较锋利的边缘或者很小的点源，在重建图像中的进行分析，得到分辨率的数值。分辨率越高对模体的要求也越高，要求边缘更加锋利或者点源更小，一般的机加工精度都达不到要求，需要购买相应的模体，这种模体的生产厂家很少，并且都是国外厂家，而这种模体很贵，直径1cm的模体要1万元以上。

同时，结合常见的分辨率分析方法来看，其一般是通过在重建图像中对模体中的对应部分进行分析。具体来说，对于模体中锋利的边缘首先对其垂直方向进行剖析，得到剖析图，然后对剖析图进行求导，得到PSF(点扩展函数)曲线，然后对PSF曲线进行FFT转化得到MTF(调制传递函数)曲线，MTF曲线是以一个毫米的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以line/mm(每毫米线对数)来表示。MTF曲线的横坐标表示每毫米可分辨的线对数目，数值越大则说明分辨率越高。

对于这些参数来说：

1、MTF曲线的横坐标：从左至右，最左边为零，最右边图像的极限分辨率。

2、MTF曲线的纵坐标：从下到上，从零到1，没有单位，代表成像素质接近实物状况的百分比。1就是100％，1是一个理想值，现实中是不能达到的，曲线只能无限接近于1，但永不能等于1。

在衡量图像质量的时候，常常用MTF10％，4％等高度对应的横坐标来衡量。

对于很小的点源，而直接进行FFT转化得到MTF曲线，然后对MTF曲线进行分析。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种超高分辨micro-CT分辨率测试方法及其装置，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超高分辨micro-CT分辨率测试方法及其装置。

本发明的超高分辨micro-CT分辨率测试方法,其包括模体制作，获取分辨率，检测分析。

所述模体制作包括以下步骤：

步骤a1，根据micro-CT图像的视野大小，加工合适尺寸的低密度吸收材料，

步骤a2，在吸收泡沫的表面包裹一层超薄金箔(或者其他密度大的材料，要求厚度小于系统分辨率的一半)，构成模体；

所述获取分辨率包括以下步骤：

步骤b1，将模体垂直放入micro-CT系统中，

步骤b2，在横断面方向为超薄金箔包裹在泡沫上的截面形状，对模体进行扫描，得到重建图像，

步骤b3，在重建图像中，对超薄金箔进行厚度方向的剖析图分析，与剖析图的半峰宽相对应的，为图像的分辨率；

所述检测分析为，对重建图像进行叠加后平均，获取曲线，最终曲线不同的部位对应的分辨率数值。

进一步地，上述的超高分辨micro-CT分辨率测试方法，其中，所述检测分析包括以下步骤：步骤c1，在重建图像的若干部位，选择超薄金箔厚度方向的切线，画出剖析图。步骤c2，将剖析图的最高点对齐，选择其中的一段，根据最高点进行左右对称。步骤c3，对剖析图进行叠加后平均，得到至少一条曲线。步骤c4，对平均后剖析图进行高斯拟合。步骤c5，将高斯拟合后的曲线两端扩展到0。步骤c6，进行FFT转换，得到MTF曲线。步骤c7，对MTF曲线进行归一化，且最高值为1。步骤c8，得到的MTF曲线的横坐标，截至频率对应的分辨率为，1/2*(1/重建像素大小)。

更进一步地，上述的超高分辨micro-CT分辨率测试方法，其中，所述步骤c2中，选择其中的一段的长度为超薄金箔厚度的3倍以上。

更进一步地，上述的超高分辨micro-CT分辨率测试方法，其中，所述低密度吸收材料为，吸收泡沫。

超高分辨micro-CT分辨率测试装置，包括有装置本体，其中，所述装置本体的一端设置有容纳腔，所述容纳腔上设置有圆柱形吸收泡沫，所述圆柱形吸收泡沫上包裹有测试层，所述测试层为超薄金箔。

更进一步地，上述的超高分辨micro-CT分辨率测试方法，其中，所述超薄金箔的厚度为小于等于10um。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、采用较为精简的方式来制备模体，无需到国外采购，制备价格低廉，实施便利。

2、模体的尺寸可以根据测试需要进行一对一制备，提升了检测的精密程度。

3、实施便捷，可直接通过图形化的方式展现结果，便于最终判定。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是重建图像示意图。

图2是对求平均后的剖析图进行高斯拟合示意图。(最低处为拟合后曲线)

图3是FFT转换，得到MTF曲线的示意图。

图4是micro-CT的系统分辨率的示意图。

图5是超高分辨micro-CT分辨率测试装置示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1装置本体 2圆柱形吸收泡沫

3超薄金箔

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至5的超高分辨micro-CT分辨率测试方法,其与众不同之处在于：包括模体制作，获取分辨率，检测分析。

具体来说，本发明采用的模体制作包括以下步骤：首先，根据micro-CT图像的视野大小，加工合适尺寸的低密度吸收材料。本实施例采用吸收泡沫。之后，在吸收泡沫的表面包裹一层超薄金箔3即可构成模体，本次实验中泡沫加工为圆柱形状。实际实施时候，对模体的形状没有要求，截面可以是圆形，椭圆形，方形，三角形等各种形状。也就是说，模体的加工材料需要吸收泡沫和超薄金箔3两种材料。超薄金箔材料容易购买，是用黄金锤成的薄片。黄金由于具有良好的延展性和可塑性，31.25克纯金可锤成万分之一毫米厚、面积为16.2平方米的超薄金箔。

同时，本发明所采用的获取分辨率包括以下步骤：首先，将模体垂直放入micro-CT系统中。之后，在横断面方向为超薄金箔包裹在泡沫上的圆形，并对模体进行扫描，得到重建图像。接着，在重建图像中，对超薄金箔进行圆周方向的剖析图分析，与剖析图的半峰宽相对应的，为图像的分辨率。

为了使测试的结果更加准确，可以在圆周不同的部位选择不同的剖析图的半峰宽进行分析，平均值作为最终的结果。采用的检测分析为，对重建图像进行叠加后平均，获取曲线，最终曲线不同的部位对应的分辨率数值。

具体来说，检测分析包括以下步骤：首先在重建图像的圆周的若干部位，选择超薄金箔厚度方向的切线，画出剖析图。之后，将剖析图的最高点对齐，选择其中的一段长度为超薄金箔厚度的3倍以上，根据最高点进行左右对称。接着，对剖析图进行叠加后平均，得到至少一条曲线，且对平均后剖析图进行高斯拟合。然后，将高斯拟合后的曲线两端扩展到0。同时，进行FFT转换，得到MTF曲线。最终，对MTF曲线进行归一化，且最高值为1。由此，得到的MTF曲线的横坐标，截至频率对应的分辨率为，1/2*(1/重建像素大小)。这样，能够获取在MTF曲线不同的部位对应的分辨率数值。

结合本发明一较佳的实施方式来看，为了保证该方法的顺畅实施，现提供一种超高分辨micro-CT分辨率测试装置。具体来说，该测试装置包括有装置本体1。同时，考虑到后续检测体的依附定位，在装置本体1的一端设置有容纳腔，容纳腔上设置有圆柱形吸收泡沫2，圆柱形吸收泡沫2上包裹有测试层，测试层为超薄金箔3。当然，为了在实际测试中能较为便捷的获取micro-CT的分辨率，采用的超薄金箔3的厚度为小于等于10um。

实际操作是，如图1所示，加工直径为1cm的模体，得到的重建图像。可在图1圆周不同区域选择6条profile，最高点对齐，并且求平均。之后，如图2所示，对求平均后的profile进行高斯拟合。接着，如图3所示，进行平均后的profile高斯拟合，将高斯拟合的曲线两端扩展到0，然后进行FFT转化(插值到2048个点)为MTF曲线。

最终，如图4所示，进行MTF曲线放大。

截至频率坐标1024对应分辨率为1/2*(1/pixelsize)＝250lp/mm。

MTF1％对应的分辨率为184/1024*250lp/mm＝44.92lp/mm,对应11.13um。

MTF4％对应的分辨率为155/1024*250lp/mm＝37.84lp/mm,对应13.21um。

MTF10％对应的分辨率为132/1024*250lp/mm＝32.23lp/mm,对应15.52um.。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：

1、采用较为精简的方式来制备模体，无需到国外采购，制备价格低廉，实施便利。

2、模体的尺寸可以根据测试需要进行一对一制备，提升了检测的精密程度。

3、实施便捷，可直接通过图形化的方式展现结果，便于最终判定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。