工业CT在工件检测中X射线硬化校正

X射线工业CT中,由于X射线能谱具有多色性,X射线在透射物质时,能量较低的射线优先被吸收,X射线能量越高,衰减系数越低。也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小。射线随透射厚度增大,变得更易穿透,也就是发生了能谱硬化现象。由于射线硬化现象使图像重建时出现伪影,因此必须修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了在均匀物质中,X射线射束和与透射厚度的关系。并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,拟合出射束和与透射厚度的关系式。然后得出在同一透射厚度时,X射线射束和校正为单色等效射束和的关系及其等效方法。最终得出X射线等效单色射线的衰减系数的拟合值。再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线射束硬化的影响。     

基于蒙特卡罗模拟的射束硬化校正方法

传统的射束硬化校正方法, 通常需要针对每一种材料测量该材料对射线的吸收曲线. 由于吸收曲线对实验条件有很大的依赖性, 每当改变X光机电压或者被测工件的材料等条件时,需要重新测量吸收曲线才能完成硬化校正过程. 这种方法费事费时. 本文提出了基于蒙特卡罗模拟计算物质吸收曲线的硬化校正方法. 实验中, 分别用本方法和传统的硬化校正方法对铝工件进行硬化校正, 经过比较, 确认本方法是有效的. 然后用该方法对不同材料(铝、铁和铜)的工件进行校正. 实验结果表明, 本方法能有效消除各种材料工件图像中的硬化伪影, 是快速的和切实可行的.     

基于重投影的多项式拟合校正射束硬化

在X射线工业CT(ICT)中,射束硬化会导致重建的图像出现伪影,甚至产生变形。为了消除这种影响,提出了一种基于重投影的多项式拟合校正射束硬化的方法。该方法对原始CT图像进行阈值分割二值化,将物体目标区域的像素值设为1;重投影此二值图像以获取X射线贯穿物体的长度集合;利用多项式拟合此长度集合与多色投影间的关系来建立射束硬化校正模型,用该模型对多色投影进行校正。与传统的多项式拟合校正方法相比,该方法不需要楔状模体(用于测量不同厚度下的衰减值,以此来建立射束硬化校正模型)。研究表明,该方法能有效地抑制射束硬化的影响。     

CT重构中射线硬化的校正研究

在工业CT(ComputedTomography)重构中,由于射束硬化使得重建图像中出现"杯状"伪影。为了消除这种影响,提出了一种校正方法。该方法基于Beer理论,根据多色射束和数据,首先拟合出等效单色射束和数据,然后进行卷积反投影重构。这种方法不仅较好地消除了射线硬化的影响,同时也使重构图像的信息损失不大。     

X射线TICT在复合材料工件检测中的射束硬化拟合校正研究

X射线TICT中,X射线透射物质时,发生了能谱硬化现象。使图像重建时出现伪影。因此必须进行修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了X射线TICT在检测复合材料工件中, X射线射束和与透射厚度的关系, 并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点, 通过获取X射线射束和数据,首先拟合出射束和与透射厚度的关系式, 然后推导出X射线射束和校正为单色射线射束和的等效厚度与透射厚度的关系及其等效方法, 最终得出X射线TICT在检测复合材料工件中X射线等效单色射线的衰减系数的射束硬化拟合值, 再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构, 即可有效消除X射线TICT在检测复合材料工件中射束硬化造成的影响。     

高能X射线的硬化校正

根据原子的跃迁能量和能量吸收限,确定用与靶材料相同的材料做成滤波片,可以很好的吸收靶物质所产生的低能射线,使最初的多色X射线谱近似单色化,并用基于蒙特卡罗方法的Egsnrc软件对硬化校正方案进行了仿真分析,获得了较好的结果.     

基于CT数据一致性的双多项式射束硬化校正改进

针对目前各种校正算法对条状伪影校正效果不显著,分析了条状伪影的产生原因.由此考虑射线穿过不同骨厚度对软组织投影贡献的影响,对基于H-L一致性条件的双多项式校正算法的软组织校正多项式改进.Forbild头部模体的仿真结果表明,该改进方法对杯状伪影和条状伪影都有良好的校正效果.     

基于CT扫描数据的X射线能谱估计方法

X射线能谱在计算机层析成像(computed tomography,CT)图像硬化校正、双能谱CT成像、辐射剂量计算等方面具有重要作用.常用的估计X射线能谱分布的方法,利用X射线穿过不同厚度模体的衰减数据,来间接估计X射线能谱分布.由于该问题具有严重的病态性,因此如何鲁棒和准确地求解是能谱估计问题的关键.本文提出了一种利用CT扫描数据来估计X射线能谱分布的方法.该方法中考虑了谱估计和图像重建之间的相互印证关系,即谱估计正确时重建的CT图像无硬化伪影,而重建图像无硬化伪影时,则说明估计的谱准确.该方法利用这种相互印证关系构造优化模型,通过交替迭代求解,估计能谱分布和重建无硬化伪影的CT图像.数值实验和实际实验结果表明,该方法可以准确、鲁棒地估计出X射线能谱.     

X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响

利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程,并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响,结果表明：对同种能量光机的光子而言,随着面密度变大,射线硬化程度越严重,导致测量灵敏度下降;光子能量越低,测量灵敏度随面密度变大下降越快,反之亦然;对于某一范围面密度被测物,调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。     

X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响

利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程,并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响,结果表明:对同种能量光机的光子而言,随着面密度变大,射线硬化程度越严重,导致测量灵敏度下降;光子能量越低,测量灵敏度随面密度变大下降越快,反之亦然;对于某一范围面密度被测物,调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。     

一种简便的计算层析系统X射线硬化校正方法

以实物拍摄为依据,用一种最简便的修正方法解决计算机X射线层析术成像时由于硬化效应引起的切片图灰度失真问题。用高性能数字X射线机FAXITRON MX-20(射线管焦点20μm,探测板灰度等级16位)对不同厚度的物体进行透射成像,测得对应的透射光强度,并利用新创的指数拟合法得到理想的拟合曲线,由此推导硬化效应的指数校正公式;最后利用实验室的微型计算机层析设备进行扇形束扫描,并逆投影重建生成计算层析断层图像,验证了该校正方法的实用性。该指数拟合法的误差不到常用的二阶多项式拟合法的1/3,对物体计算层析重构,硬化校正以前有明显的“杯状”伪迹,切片灰度不均匀,用指数法修正以后该伪迹消失,切片灰度均匀。     

Beam Hardening Correction Base on Monte Carlo Simulation Method

For the empirical beam hardening correction in computerized tomography (CT), it is necessary to measure an attenuation curve for the material. The attenuation curve depends on the X ray machine operation parameters and object material, etc. If any measuring condition changes, a new attenuation curve has to be measured. This approach is time consuming and difficult to implement. A new method of beam hardening correction is presented in this paper, which is based on Monte Carlo simulation of the attenuation characteristic. An aluminium object is scanned and the projection data is corrected by the empirical beam hardening correction and by the simulation based correction. The results of the reconstructed images confirm the correctness of the simulation based method. The simulation based correction has been applied successfully to CT projection data of several test samples, with the material of aluminum, steel and copper.     

基于投影匹配的X射线双能计算机层析成像投影分解算法

X射线双能计算机层析成像(CT)技术是安全检查领域一种重要的材料探测与识别手段.双能CT投影分解是双能CT预处理重建算法的核心内容和关键步骤.针对现有投影分解算法的不足,提出了一种基于投影匹配的双能CT投影分解算法.依据系统能谱和基材料线性衰减系数曲线,通过求解投影积分方程组建立高低能投影查找表.对于给定的高低能投影,...     

连续谱X射线在ICT中的能谱硬化修正模型

X射线ICT中,由于连续谱X射线源在穿过物质时,能量较低的射线优先被吸收,也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小,射线随透射厚度增大,变得更易穿透,也就是发生了能谱硬化现象。如不加修正,必引起赝像。文中对能谱硬化现象进行实验和理论上的分析,探讨了在均匀物质中, X射线的衰减系数与透射厚度的关系, 提出新的能谱硬化修正方法和严谨精确的能谱硬化修正模型。     

基于X射线断层成像的逆向工程中轮廓序列分割算法的原理及实现

为了实现基于X射线断层成像(CT)的逆向工程中具有参数识别的三维图像重构, 提出了一种分割轮廓序列的新算法. 首先通过一定角度的射线法来得到轮廓间的嵌套关系,然后采用扫描一次关系矩阵生成轮廓树的方法实现层内轮廓定位, 最后运用轮廓间定量、定性的属性判定来完成层间的轮廓匹配. 通过实例, 本文提供的算法可以准确、快速地分割CT零件中的轮廓序列.     

X射线TICT在复合材料工件检测中的能谱硬化修正模型

X射线TICT中,由于X射线能谱具有多色性, X射线在透射物质时,能量较低的射线优先被吸收,也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小,射线随透射厚度增大,变得更易穿透,也就是发生了能谱硬化现象。如不加修正,必引起赝像。文中对能谱硬化现象进行了分析,探讨了X射线TICT在复合材料工件检测中, X射线的衰减系数与透射厚度的关系, 并根据Beer定律和X射线与复合材料作用的特点, 推导出X射线TICT在复合材料工件检测中, 严谨精确的能谱硬化修正模型及其修正方法。对修正后的衰减系数再做卷积反投影重构, 即可有效消除能谱硬化造成的影响。