[發(fā)明專利]大尺寸工業(yè)長管道管壁的外部螺旋錐束CT掃描成像方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110142712.3 | 申請(qǐng)日： | 2011-05-30 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102331433A | 公開（公告）日： | 2012-01-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 曾理;郭吉強(qiáng);劉寶東;余維 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 重慶大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N23/04 | 分類號(hào)： | G01N23/04 |
| 代理公司： | 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275 | 代理人： | 趙榮之 |
| 地址： | 400044 *** | 國省代碼： | 重慶;85 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 尺寸 工業(yè) 管道 管壁 外部 螺旋 ct 掃描 成像 方法 | ||
1.一種大尺寸工業(yè)長管道管壁的外部螺旋錐束CT掃描成像方法，待檢測管道(2)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)上，以旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)的中心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，x軸為原點(diǎn)與射線源(4)的連線并且正方向?yàn)閺脑c(diǎn)指向射線源(4)，y軸為沿旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)橫向并垂直x軸的坐標(biāo)軸，z軸為與旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)中心軸線重合的坐標(biāo)軸，將管道放在固定的直角坐標(biāo)系XYZ中，管道的中心與原點(diǎn)重合，管道的內(nèi)外徑分別為rin和rout，在區(qū)域外，重建圖像的值為零，為管道上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)向量，其特征在于：包括以下步驟：
S1：掃描：掃描前待檢測管道(2)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)上，面板探測器(3)沿y軸方向平移偏置，同時(shí)射線源(4)偏轉(zhuǎn)，使錐形射線束沿y軸的張角能夠覆蓋待檢測管道(2)橫截面的一側(cè)管壁部分；掃描過程中，使旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)帶動(dòng)待檢測工件(2)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使射線源(4)和探測器(3)同步地沿z軸升降，形成以旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)中心軸線為軸線，射線源(4)到旋轉(zhuǎn)臺(tái)(1)中心軸線的距離為半徑的一個(gè)螺旋形掃描軌跡，直至沿z軸掃描完待檢測管道(2)，通過掃描和數(shù)據(jù)采集獲得管壁區(qū)域的外部螺旋錐束CT投影數(shù)據(jù)，用于重建管壁圖像；
S2：管道(2)被檢測管壁區(qū)域的三維重建：將待重建的管道體數(shù)據(jù)離散化后得到N維圖像向量經(jīng)過管道區(qū)域的掃描射線組成M維投影數(shù)據(jù)W＝(wij)為M×N維投影系數(shù)矩陣，其中wij表示第j個(gè)像素對(duì)第i條射線的貢獻(xiàn)率；利用改進(jìn)的外部螺旋錐束CT迭代重建算法，重建管道被檢測管壁區(qū)域三維圖像，包括以下步驟：
S21：初始化重建參數(shù)；
S22：投影到凸集POCS步，使模擬投影和實(shí)際投影數(shù)據(jù)保持一致性，并引入先驗(yàn)信息；
S23：圖像全變差最小化TVM步，用于使重建圖像的全變差達(dá)到最小；
S24：子區(qū)域平均化SA步，用于使重建圖像的灰度達(dá)到分片常數(shù)；
S3：顯示管道三維重建圖像或二維切片圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸工業(yè)長管道管壁的外部螺旋錐束CT掃描成像方法，其特征在于：步驟S21中的重建參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)：
設(shè)置投影到凸集POCS步和圖像全變差最小化TVM步的子循環(huán)迭代次數(shù)Ncount的初始值、TV最速下降法的迭代次數(shù)Ngrad的初始值、SART迭代的松弛因子β的初始值、迭代過程中β縮小的比例βred的初始值、TV最速下降法迭代過程的松弛因子α的初始值、迭代過程中控制最速下降法迭代過程的松弛因子演化參數(shù)αred和rmax的初始值；并將重建圖像賦的初始值設(shè)置為0；
其中，αred表示TV最速下降法在迭代過程的松弛因子的縮小比例，rmax用來控制在迭代過程中TV最速下降法的松弛因子是否減少αred。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大尺寸工業(yè)長管道管壁的外部螺旋錐束CT掃描成像方法，其特征在于：步驟S22中投影到凸集即POCS步，具體包括以下步驟：
S221：保存上次主循環(huán)迭代獲得的N維重建圖像向量于中，其中，表示臨時(shí)存儲(chǔ)重建圖像的臨時(shí)變量；
S222：通過以下的SART迭代公式更新重建圖像向量：
其中，φl表示第l個(gè)旋轉(zhuǎn)方向下所有射線索引的集合；l＝1，2·，Nφ，Nφ表示投影的采樣總的旋轉(zhuǎn)方向數(shù)，為模擬投影或者偽投影；
S223：重復(fù)循環(huán)上述S222步驟，直到循環(huán)次數(shù)達(dá)到Nφ，則轉(zhuǎn)入下一步；
S224：判斷圖像向量是否在圖像重建的管壁區(qū)域以及重建值是否非負(fù)，如果不在管壁區(qū)域或重建值為負(fù)，則重建圖像值設(shè)為0；
S225：如果圖像向量在管壁區(qū)域內(nèi)及以及重建值非負(fù)，則圖像值保持不變，并轉(zhuǎn)入下一步；
S226：將當(dāng)前重建圖像存儲(chǔ)在中，最后一次迭代后的作為最終的重建圖像輸出，其中，表示存儲(chǔ)作為最終重建圖像的變量。
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