1 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京00095
2 中国航发四川燃气涡轮研究院，四川成都610500
3 西北工业大学 航空发动机高性能制造工信部重点实验室，陕西西安710072
针对工业CT实际检测中涉及的零件材质与尺度跨度较大，且采用非金属森林球来评定工业CT测量不确定度存在适用性和可靠性不足的问题，基于不同材质森林球进行了工业CT测量不确定度评定，获得了标准器材质对测量不确定度的影响规律。根据工业CT的常用测量范围，设计制作了3种不同材质的森林球标准器，并用三坐标测量机进行标定，然后采用工业CT分别扫描和测量计算，实现了对不同材质森林球直径及球心距的测量不确定度评定。实验结果表明：材质对球直径测量的扩展不确定度影响不显著；球心距测量的扩展不确定度随尺寸的增大而增大，其中非金属陶瓷球和红宝石球标准器的扩展不确定度均值相当，平均值约为0.003 5 mm，而钢球标准器则较之增大了3.4倍，达到0.012 2 mm；球心距测量存在明显的系统误差，标准器材质的影响不显著。基于不同材质森林球的球心距测量对工业CT测量不确定度标准器的选用及校准具有重要的指导意义。
工业CT 测量不确定度 森林球 几何尺寸 industrial computed tomography measurement uncertainty forest balls geometric dimensions 光学 精密工程
2023, 31(11): 1672
南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
工业计算机断层扫描(CT)是对点阵结构增材制件进行尺寸特征检测的有效选择,但目前缺少统一的工业CT尺寸测量误差评价方法,因此首先通过三坐标测量机和孔板标准器实现工业CT尺寸测量误差的评定,然后提出基于轮廓特征的点阵结构周期性尺寸测量方法,最后通过实例验证该方法的有效性。结果表明,该工业CT的最大允许误差(MPE)能够达到±(50+L/400) μm,满足当前检测要求。轮廓特征提取法能够实现点阵结构周期性尺寸特征的测量。
测量 工业CT 尺寸测量 孔板标准器 点阵结构 增材制造 光学学报
2019, 39(12): 1212006
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室 ICT研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学 工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
3 齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司, 黑龙江 齐齐哈尔 161000
为了提高基于工业CT图像重构的三角网格质量，提出了顶点调整和特征因子相结合的网格规范化算法。引入模型特征因子和局部网格质量提高程度作为网格调整的控制条件，保留原始模型的局部细节特征; 采用法矢量阈值按规律递增的方式自适应控制网格调整，实现不同曲率特征的自动识别。实验结果表明，与现有方法相比，该方法能更好地规范模型的三角网格，同时保留了原始模型的细节特征。
工业CT 网格规范化 网格优化 保特征 industrial computed tomography mesh regularization mesh optimization feature preserving 强激光与粒子束
2016, 28(2): 024001
重庆第二师范学院 数学与信息工程系, 重庆 400067
为了准确描述工业CT图像中的圆形结构, 提出一种基于多尺度几何分析工具Arclet的圆测量算法。首先, 通过分析单尺度Arclet基函数间的空间关系, 设计了单尺度快速Arclet数字变换算法; 基于该Arclet数字变换, 提取出单尺度上的候选圆特征。然后, 考虑Arclet相邻尺度基函数间的空间关系并结合多尺度四叉树结构, 按照从根到叶的方向, 依次对相邻尺度间的候选圆特征进行取舍。最后, 融合各尺度剩余的候选圆特征, 得到提取结果, 并根据提取结果计算出半径等圆参数。基于实际工业CT图像进行了圆测量试验, 结果表明, 最大半径绝对误差的绝对值<0.1 mm, 最大半径相对误差的绝对值<0.5%; 即使对原工业CT图像引入不同强度的高斯噪声, 测量结果依然满足要求。本文提出的工业CT图像圆测量算法对噪声干扰具有很好的抑制能力, 能满足准确描述工业CT图像中圆形结构的要求。
Arclet数字变换 圆特征 圆测量 多尺度几何分析 工业断层扫描(CT) Arclet numeric transform circular feature circular measurement Multi-scale Geometric Analysis(MGA) industrial Computed Tomography(CT)
1 重庆大学 自动化学院， 重庆 400044
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室 ICT研究中心， 重庆 400044
3 中冶赛迪电气技术有限公司， 重庆 400013
为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影，提高CT图像的识别能力和量化分析精度，提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型，采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数，通过拟合曲线，得到硬化模型函数和权函数校正模型函数，并确定权函数。接着，扫描被测圆柱形工件，采集不同分度下的投影数据。最后，针对每一个分度投影数据，采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验，结果表明，与多项式拟合法相比，该方法校正后的灰度图像没有放大噪声，且信噪比提高3.29%，有效地消除了杯状伪影，同时较好地保留了图像边界细节。
工业CT 硬化校正 杯状伪影 分度投影 权函数 industrial computed tomography cupping artifact beam hardening indexing projection weight function 强激光与粒子束
2014, 26(5): 059004
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, ICT研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学 机械工程学院, 重庆 400044
为获得工业CT切片序列在三维空间任意方向的剖面，提出了一种基于三维纹理映射技术的任意剖面绘制方法。该方法首先把工业CT图片序列存储为体数据，然后使用传递函数对体数据进行分类，并将分类处理后的体数据定义为三维纹理，结合人机交互给出的平面参数计算出剖切多边形各顶点及其对应的纹理坐标，最后进行纹理映射得到剖面图像。该方法的特点是利用图形处理器支持的纹理映射功能完成剖面像素的采样和插值。实验结果表明，该方法成像质量较高，显示速度较快，能够满足人机交互实际应用需要。
工业CT 切片序列 剖面绘制 三维纹理 剖切多边形 industrial computed tomography serial images clipping-plane rendering 3D texture cutting polygon 强激光与粒子束
2013, 25(11): 3040
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 四川 绵阳 621900
2 国家X射线数字化成像仪器中心， 四川 绵阳 621000
为了验证工业CT系统对检测件的测量精度，设计了一套评估方法，针对由国家X射线数字化成像仪器中心自主研发的9 MeV 高能工业CT系统和450 kV工业CT系统，设计制作了标准测量试块，以三坐标测量机为辅助测量手段，对CT图像的线性尺寸、球面尺寸、角度尺寸、孔径尺寸和定位尺寸等进行对比测量，得到不同尺寸类型的测量误差。在不考虑尺寸类型的影响下，分别对铝、不锈钢和尼龙三种材料做了CT测量误差对比，结果表明，对于这三种材料来说，材料密度越大测量精度越高。实验结果表明，可验证工业CT系统对不同类型尺寸测量的精度，工业CT系统可完成精度较高的尺寸测量工作，特别对复杂结构的内部尺寸测量有一定的优势。
工业CT 尺寸测量 精度 评估 Industrial Computed Tomography dimensional measurement accuracy verification & validation
1 重庆大学 ICT研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学 机械工程学院, 重庆 400044
为了实现工业CT切片图像内外轮廓的准确、快速判别, 提出了工业CT切片图像内外轮廓的自适应判别方法。该方法能根据轮廓的凸凹性特征自动选取相应的内外轮廓判别方法: 首先对单像素宽封闭轮廓的凸凹性进行判断, 然后对存在凹点的切片轮廓采用射线法进行内外轮廓判别, 不存在凹点的切片轮廓则采用坐标极值法进行判别。实验结果表明, 该方法提高了自动判别程度, 扩大了轮廓判别的适用范围, 提高了判别质量和效率。在面向快速原型制造的具有复杂内部结构的大批量内外轮廓判别时, 该方法具有优势。
内外轮廓判别 射线法 坐标极值法 自适应 工业CT inner and outer contour distinguishing ray method extreme coordinate value method self-adaptive industrial computed tomography
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室 ICT研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学 自动化学院, 重庆 400044
为了去除工业CT图像中的边缘伪影, 提高CT图像的识别能力和尺寸测量精度, 提出一种降低串扰的系数修正法。首先分析得出边缘伪影主要是由散射射线在相邻探测通道之间的串扰所导致, 并给出了探测通道串扰的数学模型; 然后根据数学模型设计实验方案, 通过对影响串扰率的主要因素进行实验分析, 得到串扰率随入射X射线能量和被测物体厚度变化关系, 再通过最小二乘拟合得出投影数据关于串扰率的函数; 最后利用此函数对投影数据进行校正, 降低了串扰的影响。实验结果表明, 探测器间一级串扰率约为9.0%, 二级串扰率约为1.2%, 其中一级串扰是造成边缘伪影的主要因素, 采用本文方法能够有效地抑制边缘伪影, 同时较好地保留了图像细节和边缘。
工业CT 边缘伪影 康普顿散射 串扰 串扰率 探测模块 industrial computed tomography edge artifacts Compton scattering crosstalk crosstalk ratio detector module
1 电子科技大学 航空航天学院， 成都 611731
2 西南交通大学 现代工业技术培训中心， 成都 610031
为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率，开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块，实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出，并与逆向工程软件对接。同时，在轮廓拟合与优化模块中，提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略，并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法，提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。
工业CT图像 轮廓拟合 约束模型 轮廓数据 industrial computed tomography images contour fitting constraint model contour data
