从计算机断层扫描图像中获取皮带速度

Posted 2023-03-10

【中文标题】从计算机断层扫描图像中获取皮带速度

【英文标题】：Getting belt velocity from computer tomography images

【发布时间】：2016-07-10 15:20:09

【问题描述】：

计算机断层扫描设备具有 20x500 点的伦琴矩阵，每个方向的分辨率为 2 毫米。这个矩阵围绕着一条传送带旋转，传送要分析的物品。一种特殊的重建算法从所有 360 个角度（每 1° 角度一个图像）捕获的多对多矩阵生成项目的 3D 模型。

问题是，重建算法对皮带速度/位置非常敏感。测量皮带位置需要相当复杂且昂贵的定位传感器和非常精细的机械结构。

我想知道是否可以使用伦琴图像本身来计算皮带速度。它的宽度为 40 毫米，足以捕捉运动。问题是，运动总是在两个方向 - 旋转和 X（皮带）。对于那些在 CT 领域工作的人，您是否知道一些关于直接测量皮带/工作台速度的应用程序/出版物？

P.S.：这不是医学应用。

【问题讨论】：

位置感应很贵？显然你做错了什么。取一个旋转编码器，将一个已知周长的硬橡胶轮连接到其上，并将输出连接到计时器/计数器。 Pulses_per_second · 周长 / pulses_per_rotation = belt_velocity。很可能您可以对 CT 原始数据进行数值重新聚焦，但我总是会选择更简单的方法，从工程角度考虑。

物品的重量相当大 - 高达 200 公斤，皮带长度为 4 米，温度可能在 -5° 到 40° 之间变化。可以从皮带上的一侧推动物品并从另一侧拉出物品。鉴于此，您是否仍然认为以 +/- 1% 的公差控制速度是一个简单的工程问题？如果它完全可行，那么使用 CV 方法测量速度将是免费的。这台机器足够强大，可以执行更多的计算。顺便说一句，原型上的编码器很少，总共 >10k$

我不建议控制速度，而只是在靠近扫描平面测量它。尝试从 CT 数据执行速度测量的问题是，传送带垂直于扫描平面移动，这使得速度估计非常困难。在我的研究（小组）中，我们正在处理相同类型的问题：使用 OCT 测量流体速度。 OCT 探测点的轴向移动很容易，因为它们会导致多普勒频移，但垂直移动归结为散斑跟踪（非常不准确，需要大量平均）。

【参考方案1】：

嗯，有趣的想法。

你是在做一个完整的 180 度重建吗？我会选择 0 度和 180 度锥形光束图像。它们应该大致相同，但减去一些非线性因素、伪影、泊松噪声以及“阴影”的差异以及透视造成的散射。

您可以将 180 度图像沿负 x 轴平移到与运动相反的方向。然后，您可以沿该轴以适当的间隔减去图像。当总和的绝对值达到最小值时，平移应该大约是物体在 0 到 180 之间移动的距离，因为镜像部分相互抵消。

这显然会被人工制品和形状不规则的重物破坏。不过，值得一试。如果您在做工业产品，我假设您的电压很高。

编辑：“一种特殊的重建算法从所有 360 个角度（每 1° 角度一个图像）捕获的多对多矩阵生成项目的 3D 模型。”

所以是的，您使用的是 180+ 度。然后，您也许可以使用多个相反的图像来实现更强大的例程。你如何获得完整的循环？你是通过腰带射击吗？

【讨论】：

实际上是 360°。 rentgen 发电机和传感器不断地绕着皮带旋转。我使用 OpenCV 中的运动跟踪示例进行了一些评估，并尝试了其他一些想法。结果（准确性）很大程度上取决于传送带的内容。但是，如果皮带上有一些梅花标记，它会完美地工作。

还使用了垂直透视 0 和 180。它不是那么精确，但在计算中没有一些令人不安的伪影。实际上，仅使用 0 和 180 之间的 2 张照片是不够的，因为传感器不是平面的，而是半椭圆形的。

所以它不是对称的？你能给我们提供一些图片吗？我有兴趣查看重建前的 0 度和 180 度原始图像。

“你是在通过腰带射击吗？”不再从事这个项目，只是注意到没有回答的问题。是的，伦琴穿过腰带和所有支撑腰带的结构。一个特殊的调整程序在传送带为空时捕获图像（由光栅检测）并“计算距离” - 为每个视角创建一个具有偏移矩阵的偏移张量。

很有趣，很高兴知道这是可能的。您最终是使用软件还是硬件来解决您的问题？