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        泰琛測試技術(上海)有限公司
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      12. 2021-09-22

        工業CT偽影淺析

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        工業CT技術是一項可視化測試技術,工業CT掃描成像的結果不僅能清晰、精確地再現被測物體的內部結構,而且可以定量地給出物質密度組成和內部細節的幾何尺寸,在工業和醫學中得到了廣泛應用。


        但是,由于技術原理和設備的軟硬件條件等限制,重建圖像中不可避免地產生偽影,圖像均勻性變差,質量受到較大影響。偽影的種類很多,如環形偽影、邊緣偽影、金屬偽影、散射偽影等都是常見的偽影;其中,在低能射線工業中,射線連續譜導致的射束硬化使重建圖像中產生的偽影,很多沒有明顯的不連續性,沒有清晰的邊界,使其識別較為困難,易造成檢測人員的誤判。

        工業CT偽影.png

        工業CT掃描結果中射束硬化成因X射線工業CT能量是連續譜,高能量X射線穿透能力強,低能量X射線穿透能力差,低能量光子比高能量光子更易被材料吸收。穿透工件時,透射后X光子中低能量光子份額減小、高能量光子份額增大,射束平均能量增大,能譜峰值右移(能譜變硬),這種現象稱為射束硬化。如果以射線能量值為橫坐標,相對強度為縱坐標,透射后的射線譜相對于人射譜峰值右移。射束硬化會引起測量數據不一致,掃描圓柱形均勻工件時,CT值隨半徑減小而減小,在CT圖像中表現為邊緣區域的灰度值比中間區域的高產生類似“杯子”形狀的偽影,也稱杯狀偽影。杯狀偽影的不連續性不明顯,沒有清晰的邊界,識別困難。杯狀偽影與環形偽影和邊緣偽影不同,后兩者均有較為清晰的邊界。


        目前針對偽影的研究和判讀的算法常用的有多項式擬合校正法,這是對每個投影角度下的各探測器通道分別采用不同的校正函數進行校正。由于擬合的線衰減系數與物質實際的線衰減系數有所區別,使校正后的投影值力與理想值也有所偏差,校正后圖像的標準差有所增大,將原有噪聲進行了放大。這是線性化校正法的校正原理所決定的,是不可避免的誤差。也有一些新的方法,例如重慶大學自動化學院李老師等人則針對每一個分度投影數據,采用權函數與當前分度投影數據乘積的方法進行硬化校正。相比多項式擬合法,此方法從原理上改進了校正算法,針對每個分度投影數據,采用權函數與當前分度投影數據乘積的方法進行硬化校正,校正后圖像的標準差略有降低,噪聲沒有被放大,且信噪比提高達三倍以上,校正效果比較理想。


        分析X射線CT圖像中杯狀偽影產生的原因,基于權函數的硬化偽影校正方法,通過階梯模型和被測物體的投影數據得到了不同厚度下的線衰減系數,并給出了硬化模型承數和權函數校正模型函數,確定了權函數。對含有杯狀偽景影的實際CT圖像進行了校正實驗,結果表明,與最常用的多項式擬合法相比,對于圓柱形工件的杯狀偽影校正后沒有放大噪聲,灰度圖像信噪比提高了三倍以上,且圖像邊界保持效果較好。當然,目前權函數針對的是圓盤型CT圖像,對其他幾何形狀的圖像需選用不同的權函數來完成校正算法,這也是下一步的研實究重點。


        除了杯狀偽影,還有環狀偽影。為了去除工業CT圖像中的環形偽影,王玨教授等提高CT重建圖像質量以及后續處理和量化分析的精度,提出了一種基于投影正弦圖的新型校正方法。首先,采用S-L濾波器對原始投影數據進行濾波,增強偽影信息。接著,對濾波后的投影數據進行線積分,并采用差分處理,進一步增大偽影與工件輪廓的差異。然后,按照插值次數對差分后的投影數據進行插值平均,并根據正態分布選取自動查找偽影的位置。最后,結合線性插值與線性外推的方法對環形偽影處投影數據進行校正。對含有環形偽影的實際CT圖像進行了校正實驗,結果表明,與基于極坐標變換、小波-FFT濾波的校正方法相比,該方法校正后的灰度圖像信噪比增益達1.688 dB,有效地消除了環形偽影,同時又很好地保持了圖像邊緣及分辨率。對探測器故障或性能不穩定引起的間斷的環形偽影校正效果良好。


        工業CT常用的CT掃描模式有一代掃描、三代掃描,其中三代掃描具有更高的效率,但是容易由于校正方法不佳而導致環狀偽影,所以減弱或消除環狀偽影是體現CT系統制造商技術水平的主要內容之一。其中,我們重點推薦YXLON,YXLON品牌始創于1895年,研發和生產中心在德國漢堡,是全世界領先的射線設備品牌,上百年的技術積累,讓YXLON的設備不論是精度、成像效果上處于世界領先水平。


        泰琛測試擁有德國一流品牌——YXLON全系列工業CT,涵蓋190KV、225KV、450KV等,我們是大中華區域進口工業CT設備眾多,測試范圍全面的工業CT服務供應商。


        泰琛測試不僅將國際一流的新款設備同步引入國內,同時我們更注重人才培養。泰琛測試吸引了一批既有堅實理論基礎,又有豐富實踐經驗的專業人才,擁有近300位行業專家組成的咨詢顧問團隊,涉及制造業的各個細分領域。


        通過和國際國內頂尖科研測試機構專家的深入交流,我們能為客戶提供科學、公正、準確、高效的檢測分析服務,促進供應鏈提升價值。




        泰琛測試專注于為客戶提供 工業CT掃描、工業CT檢測、無損檢測、3D掃描、孔隙率檢測、X-Ray檢測、失效分析 等專業技術服務以及認證、培訓、咨詢及設備代理一站式服務。






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