[發(fā)明專利]管道內(nèi)流體的錐束CT局部掃描成像方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510071697.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104614376A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾理;張伶俐
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CT(Computed?Tomography)掃描成像方法，特別涉及一種管道內(nèi)含夾雜流體的等價螺旋錐束CT掃描成像方法(即等價于管道內(nèi)含夾雜液體靜止，射線源和探測器圍繞管道進行螺旋錐束掃描)。

背景技術(shù)

管道中流動液體的夾雜(球狀、塊狀或不規(guī)則形狀的固體)，容易引起管道堵塞(特別是從主管道進入分叉后細管道的夾雜)，從而影響液體流速甚至引發(fā)事故。所以，管道(特別是在役管道)中流動液體的夾雜檢測，具有較大的實際意義。

現(xiàn)在最常用的錐束CT圖像重建算法是基于濾波反投影的FDK(Feldkamp)圖像重建算法，其投影數(shù)據(jù)的濾波采用全局濾波器，不能適應(yīng)局部截斷投影數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)中，管道普遍采用無損檢測的方法，無損檢測不需要拆裝管道，方法快捷簡便；但是通過管道內(nèi)流體的錐束CT局部掃描成像方法，獲得的僅僅是管道內(nèi)部液體(含夾雜)的等價螺旋錐束投影數(shù)據(jù)，其投影數(shù)據(jù)在管壁處是局部截斷的。在CT檢測技術(shù)中，螺旋錐束掃描方式和相應(yīng)的成像方法可以解決長物體(比如管道)的檢測問題，檢測效率高，其重建圖像軸向分辨率好。而在工業(yè)上常有待檢測物體(如管道的管壁)的厚度問題，射線透射較弱或者不能穿透管壁的長弦部分，投影數(shù)據(jù)在管壁處局部截斷，且探測器與射線源沿管道內(nèi)含夾雜液體流動方向平移受限。

為解決投影數(shù)據(jù)截斷問題，局部重建逐步發(fā)展。局部重建在醫(yī)學(xué)CT中是應(yīng)用比較多的，應(yīng)用其可以實現(xiàn)局部重建的特性，僅對病人病灶部位進行X射線照射投影，可以降低病人的照射劑量同時提高投影重建速度。在工業(yè)方面，局部重建在無損檢測方面也有應(yīng)用。局部重建算法中典型的算法有Lamda?Tomography算法、Pseudolocal?Tomography算法、基于小波的多分辨率局部重建算法等。其中Lamda?Tomography算法是一種嚴格的局部重建算法，這個算法本身并不局限于二維或者三維領(lǐng)域，在數(shù)學(xué)理論上它們可以重建出任意維數(shù)的空間信息，但是Lamda?Tomography重建出的不是原物質(zhì)衰減系數(shù)的分布圖像，而是衰減系數(shù)分布的邊緣圖像，突出了邊緣，但是引入了較大的噪聲。后兩種算法不是完全嚴格的，所需數(shù)據(jù)區(qū)域要比ROI(Region?of?Interest感興趣區(qū)域)數(shù)據(jù)區(qū)域稍大一些。Pseudolocal?Tomography算法重建出的依然不是衰減系數(shù)分布的圖像，而是圖像Hilbert變換的一部分。基于小波的多分辨率局部重建算法是近年來局部重建研究的一個方向，不同于Lamda?Tomography算法和Pseudolocal?Tomography算法，該算法重建出的是局部區(qū)域的衰減系數(shù)分布，但對小波系數(shù)的選取具有很大的依賴性。

因此，需要一種能夠適用于管道內(nèi)含夾雜液體檢測的CT掃描成像方法，掃描過程易于機械實現(xiàn)，掃描速度快，并且能得到高質(zhì)量的三維重建圖像。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種管道內(nèi)流體的錐束CT局部掃描成像方法，該成像方法的掃描過程易于機械實現(xiàn)，掃描速度快，并且能得到高質(zhì)量的三維重建圖像。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，管道內(nèi)流體的錐束CT局部掃描成像方法，

S1.將射線源(4)和面陣探測器(3)安裝在繞管道(1)壁的圓形軌道(5)上，掃描時射線源和面陣探測器沿圍繞管道軌道做圓周運動，同時利用液體流動，獲得含夾雜液體的等價螺旋錐束投影數(shù)據(jù)；

S2.根據(jù)投影數(shù)據(jù)重建管道內(nèi)部含夾雜流體圖像；

S3.顯示三維重建圖像及其二維切片。

進一步，重建管道內(nèi)部含夾雜流體圖像的方法，具體包括以下子步驟：

S21.對投影數(shù)據(jù)進行加權(quán)；

S22.結(jié)合局部濾波器對加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)進行一維卷積；

S23.對步驟S22的卷積結(jié)果進行三維反投影。

進一步，經(jīng)過管道內(nèi)流體區(qū)域的掃描射線形成的投影數(shù)據(jù)為p(α,z,β)，則投影數(shù)據(jù)加權(quán)后為：