论文部分内容阅读
工业CT作为一种实用的无损检测技术,可以在无损伤状态下得到被检测断层的二维灰度图像,以图像的灰度来分辨被检测断面的内部的结构组成、装配情况、材质状况、缺陷的大小和性质等,已广泛应用于航天、航空、军事、石油、钢铁、机械、汽车、采矿等领域。本论文基于中国工程物理研究院应用电子学研究的新型6MeV高能工业CT硬件平台,展开了以下研究:一、开发了一套高能工业CT数据采集系统原型软件。利用面向对象技术对数据采集系统进行了建模,对系统进行了详细的需求分析,进行了系统设计,完善了系统的类,确定了它们之间的关系,建立了类库。采用MVC结构,将系统分为界面层、控制层、实体层,降低了各部分之间的耦合度。另外,分析了加速器出束与探测器图像采集的同步关系,设计了正确的图像采集时序,保证了图像质量。利用这套原型软件成功采集到了CT投影数据。二、对投影数据的校正进行了研究。对导致投影数据误差的因素,如探测器的随机噪声、偏置误差、响应不一致性、异常像素、冲击噪声等进行了研究,分析了各种误差的产生原因,及其对投影数据和CT重建图像的影响,提出了多帧叠加、线性校正、邻域选择性平均等多种校正方法。最后,使用了对数校正,把从探测器获得的原始投影数据转换成为可用于CT重建的投影数据。通过这些措施,减小了CT投影数据的误差,减弱了CT图像的环状伪影和直线状伪影,提高了CT重建图像的质量。三、对CT的投影数据模拟和图像重建进行了研究。推导了空间直线对任意椭球的积分计算过程,从而对三维Shepp-Logan模型以解析方式进行了投影数据模拟;另外,使用Siddon算法以离散方式对分辨率测试卡的数字图像进行了投影数据模拟。对二维等距扇束FBP重建算法和三维FDK重建算法进行了研究,对普通重建公式进行了改写,在重建时只需要输入射线源到探测器的距离,在改变成像放大比时无需测量射线源到旋转中心的距离。利用对称反投影和迭代相加的方法对二维FBP重建算法进行了优化,在不损失图像质量的情况下提高了重建速度。