光學耦合CT系統幾何位姿參數標定方法

鄒晶，蔣一鳴，胡曉東，趙金濤

（天津大學 精密儀器與光電子工程學院，天津 300072）

0 引言

計算機斷層成像技術（Computed Tomography，CT）自誕生以來以其非接觸、非破壞、檢測速度快等優點，被廣泛應用于臨床醫學、無損檢測、逆向工程等多個領域。近年來，高分辨檢測及精密測量成為其新的應用方向。由此也誕生了醫學CT、工業CT、以及以提高分辨率或測量能力為目的的微米CT 等幾個分支。在微米CT 的發展過程中，以平板探測器為X 射線接收器的微米CT 系統（后文簡稱為“平板CT 系統”）具有掃描快、成像空間大等優點。以光學元件與電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）耦合而成的探測器為X 射線接收器的微米CT 系統（后文簡稱為“光耦CT 系統”）與平板CT 系統相比，具有更優的分辨率（優于1 μm），成為微小樣品亞微米分辨無損檢測的重要手段之一。

微米CT 系統的成像質量受到幾何位姿、射束硬化、散射等多種因素的制約。自20 世紀80年代以來，不同的學者針對扇形束CT 或錐形束CT，提出了多種幾何位姿參數估計方法，主要可以分為多角度投影［1-3］和單角度投影方法［4-6］。基于多角度投影方法主要是建立不同角度模體投影圖像與幾何位姿參數之間的數學關系模型，從而實現幾何位姿參數的估計。NOO F 等［1］在假設探測器與旋轉軸平行的前提下，通過對模體的多角度成像解析獲得6 個幾何參數；SMEKAL L V 等［7］利用模體的多角度投影，提出基于傅里葉分析的所有幾何位姿參數的估計方法；YANG Kai 等［8］在假設探測器面外偏轉角不大于2°的前提下，解析獲取了5 個系統幾何位姿參數。……