光学动作捕捉用于锥束CT平台几何位置校正

自20世纪70年代第一台商用CT面世以来，CT技术因其在人类健康方面做出的巨大贡献，以及在工业无损探伤领域带来的巨大经济效益，而开始了高速发展。如今，CT在医院的临床检查科室、高校科研部门、工厂无损检测领域占据着不可或缺的地位，其中锥束CT由于面阵平板探测器的强势发展，已经成为了CT领域的研究热点。

锥束CT系统简称CBCT，它是一种典型的三维成像系统，通过发射低能的锥束状射线，射线与传感器同步围绕病人或测试对象旋转一周或不足一周即可成像，扫描过程通常只需要十几秒到几十秒。锥束CT具有空间分辨率高、射线利用率高、重建速度快、系统简单等诸多优点。它可以通过多种算法来实现重建，其中FDK算法由于其数学形式简单、计算效率高，且在锥角较小的情况下，能够取得较好的重建效果，因而在实际中有着广泛的应用。

然而，FDK重建算法对系统的要求极高，需满足三个严格的几何对准关系：

1）射线源焦点、旋转中心和探测器中心三点在一条直线上；

2）上述三点的连线与探测器平面垂直；

3）旋转轴在探测器上的投影要与探测器的中心列重合。

因此，锥束CT系统几何参数准确定位，对提高重建图像质量尤为重要。

针对这一关键问题，浙江大学转化医学院的牛田野教授团队使用基于旋转机架的小动物锥束CT系统有效地开展了动物实验。

在这一实验中，对锥束CT平台进行几何位置的定位校正是其中相当重要的一环。锥束CT系统主要由射线源、工件转台和面阵探测器组成，系统几何参数误差也主要来自这三部分的安装偏差。由于对定位校正有着高精度的要求，他们选择了NOKOV三维光学动作捕捉系统作为定位工具。

实验团队将空间坐标原点和坐标系指定至CT平台上的特定位置和方向，并在CT平台的射线源、工件转台和面阵探测器上布置Marker点以实时获取坐标数据，通过被测位置的数据校对，来进行锥束CT平台的校正。