[發明專利]基于CT圖像的小間隙精確測量方法

有效

• 申請號: 201510076736.1
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104596449B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 鄧俊;陳鎬;王楊國;張愛東;何偉波;羅志鵬;孫靈霞;周瑛
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)51239
• 代理人: 劉華平

技術領域

本發明屬于無損檢測應用領域，具體涉及一種基于CT圖像的小間隙精確測量方法。

背景技術

隨著科技的不斷發展和進步，人們對金屬產品的質量、可靠性以及使用壽命要求越來越高。把產品的質量作為第一要素，不僅是科技向前發展的基礎，更是企業的生命，因此，一個好的質量體系是精密制造行業不可缺少的環節。目前，在工業發達國家和地區，無損檢測已成為與材料、設計、制造（工藝）相并列的四大關鍵技術之一。

基于上述因素，為了滿足客戶的需求，企業必須嚴格控制產品的質量，而這就需要對無損檢測的檢測水平提出更高的要求。目前，工業CT被認為是最佳的無損檢測手段之一，對小間隙寬度進行精確測量已經逐漸成為工業CT技術應用的一個重要方面。

然而，目前對于亞像素級的小間隙寬度測量國內外幾無報道，國外文獻報道的所謂小間隙測量的相關研究均是基于圖像的處理，通過從模糊的圖像中提取間隙特征的邊界，最終獲得間隙的寬度。但這些研究無一例外是對像素級的小間隙寬度進行測量，并非是亞像素級。另外，國內文獻還報道有人采用了脊波變換的方法對CT圖像亞像素級的小間隙寬度進行測量，其主要做法是，先對小間隙進行間隙邊緣提取，然后通過一個收縮因子使測量結果回歸到亞像素級。然而，該種方式的測量精度并不高，誤差高達2mm以上，根本無法滿足小間隙的精確測量需求。

綜上所述，對目前CT圖像亞像素級小間隙寬度的測量方式進行改進，便成為本領域技術人員重點研究的內容之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于CT圖像的小間隙精確測量方法，主要解決現有的CT圖像亞像素級小間隙寬度的測量方式存在測量結果精度低的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

基于CT圖像的小間隙精確測量方法，包括以下步驟：

（1）將待測樣品放置到9MeV高能工業CT機的裝夾平臺上，使間隙面垂直于水平面，并調節工業CT機的系統參數，使得其上的準直器寬度與高度均調節到0.8～1mm；

（2）利用9MeV高能工業CT機對待測樣品進行斷層掃描，獲取樣品中的間隙的CT圖像；

（3）選取濾波值為350～400、飽和值為2.5～3、閾值為3～4，對所需測量的CT圖像的投影數據進行重建；

（4）調整CT圖像，使間隙特征為豎直方向；

（5）獲取斷層圖像重建后任意一行的圖像灰度數據，并找出該行中圖像灰度值的最小點，然后以該點為中心，選取出像素大小為30×100的矩形區域；

（6）計算所選矩形區域的間隙平均值，獲得待測樣品小間隙寬度的亞像素級測量結果。

作為優選，所述步驟（1）中待測樣品的材質為鋁、鋼或鎢合金。

再進一步地，在對待測樣品進行斷層掃描之前，還對其進行DR掃描。

具體地說，所述步驟（4）中，采用扇束卷積反投影算法對投影的數據進行重建。

作為優選，所述步驟（4）中，選取的濾波值、飽和值和閾值分別為400、3和4。

本發明的設計原理在于：在工業CT成像過程中，由于點擴展函數的影響，小間隙所處的特征區域尺寸會變大，即在間隙處的CT值曲線發生了寬化，但此寬化效應不影響CT值的積分，因此，可以將工業CT圖像看成是物體分布函數和有關模糊函數（點擴展函數）卷積的結果。基于該理論分析，本發明通過加工梯度間隙待測樣品、對待測樣品進行斷層掃描、CT圖像重建、間隙區域選取（30×100矩形區域）及小間隙寬度測量等步驟，即可對CT圖像的小間隙進行精確測量。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

（1）本發明由從事無損檢測工作多年的高級工程師研究和設計，通過理論分析和實踐相結合，完美地實現了CT圖像小間隙寬度的亞像素級測量，其測量結果誤差非常小，精度可達到20μm，并且耗時短、重復性好。本發明通過采用一種全新的測量方式，突破了現有技術的束縛，實現了重大的創新，填補了CT圖像亞像素級小間隙寬度精確測量幾近空白的領域。

（2）本發明在對梯度間隙樣品進行斷層掃描之前，還對其進行DR掃描，方便了斷層掃描時樣品的準確定位，進一步確保了測量結果的精度。

（3）本發明在選取間隙區域之前，還對CT圖像中間隙的方向進行了調整，使其處于豎直方向，從而不僅方便了間隙區域的選取，而且還便于測量。

（4）本發明構思嚴謹、設計巧妙，并且易于實現，因此，其具有廣泛的應用前景，非常適于在無損檢測領域、特別是CT圖像小間隙寬度亞像素級測量中大規模推廣應用。