[發明專利]一種X射線線陣探測器校正與濾波方法

有效

• 申請號: 201610860202.2
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106645220B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 耿磊;馬瀟;肖志濤;吳駿;張芳;彭曉帥
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉曾

1.一種X射線線陣探測器校正與濾波方法，包括下列步驟：

(1)利用X射線線陣探測器采集數據；

(2)建立兩點校正模型；

(3)建立求解補償增益因子和補償偏置因子模型；

(4)半隱式差分格式的建立：設I:R²→R代表一幅灰度圖像，其中I(x,y)是像素點(x,y)處的灰度值，引入時間參數t，則圖像演化過程表示如下：

u(x,y,0)＝I(x,y)

其中表示圖像u對時間t的一階導數，F表示針對不同的圖像處理過程所給出的偏微分算子，將原始圖像I看作初始條件，這樣，此微分方程的解u(x,y,t)就是在時間參數t下處理后的圖像，這就是偏微分方程的思想，由于熱傳導方程各向同性線性擴散所產生的缺點，即會使圖像邊緣模糊，為了達到去噪同時保護圖像邊緣信息的目的，使用P-M方程：

其中，div是散度算子，是梯度算子，I(x,y)為原始圖像，是一個平滑的非增函數，稱為擴散系數，半隱式差分格式所得到的方程組是線性的，這就使得數值計算比非線性方程組簡單了許多，并且也是絕對穩定的；采用半隱式方案：

其中，p₁ p₂ p₃ p₄是s的四鄰點，Γ_s表示以s為中心的四鄰點集合：

此外，

g的代數表達式即邊緣函數采用下面的形式：

其中，k是可調參數，又稱反差參數，可以控制g隨r變化速度的快慢，具體半隱式格式表示如下：

式中，τ表示時間步長，g采用“半點”離散格式，即用在n層數據兩個相鄰整點值來求平均值，得到的結果來近似它在“半點”上的值，表達如下：

用矩陣形式表示如下：

進一步推導：

uⁿ⁺¹＝(I-τ·Aⁿ)^-1uⁿ

式中uⁿ⁺¹和uⁿ表示在n+1和n時刻的圖像矢量，是M×N維列矢量；Aⁿ表示MN×MN維矩陣，I表示MN×MN維單位矩陣，矩陣Aⁿ的元素為

(5)其中，k是可調參數，又稱反差參數，用于在計算g的代數表達式即邊緣函數控制g隨r變化速度的快慢，k∈Γ_s表示該可調參數的取值范圍為四鄰點集合_Γs時進行求和操作；對半隱式偏微分方程進行迭代求解；

(6)將校正與濾波后的數據組成圖像。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步驟進一步包括:當X射線穿透被測工件到達X射線線陣探測器后，就攜帶了物體內部的信息，X射線線陣探測器的感光元件是按行排列的，對攜帶了物體內部信息的X光信號采用逐行掃描的方式對其接收，并經過轉換器轉換為電信號，該信號在標準化后經過以太網傳輸到計算機上，計算機將這些行數據按順序重新排列成整幅圖像，為了完整地得到圖像，需要使被測工件通過X射線成像區域的速度與X射線線陣探測器的積分時間相一致，即傳送帶的速度V與X射線線陣探測器的掃描速度相匹配，應符合公式：

式中：V為傳送帶移動速度，D為像素間隔，N為像素合并個數，T為積分時間，M為放大倍數，由于X射線線陣探測器的接收區域為一條狹長的細縫，需要調整角度和位置，使X射線光源、被測物體及X射線線陣探測器的接收區域在一條直線上，即可得到較完整的圖像。