工業(yè)CT幾何尺寸測量中的圖像質(zhì)量優(yōu)化方法研究.pdf

1、幾何尺寸測量是逆向工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層成像（Computed Tomography，CT）的幾何尺寸測量方法具有非破壞性、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了越來越廣泛的關(guān)注。實(shí)際測量中，受X射線連續(xù)能譜特性、探測器動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍、射線源焦斑非質(zhì)點(diǎn)特性等因素的制約，CT圖像質(zhì)量會受到不同程度影響，導(dǎo)致幾何尺寸測量精度降低。因此，研究CT圖像質(zhì)量的優(yōu)化方法對提高基于工業(yè)CT的幾何尺寸測量精度具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。
　　為

2、了提高工業(yè)CT幾何尺寸測量精度，本文對影響CT圖像質(zhì)量的射束硬化偽影、探測器動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍限制和點(diǎn)擴(kuò)展效應(yīng)三個(gè)重要因素展開研究，取得的主要成果如下：
　　1、針對CT圖像中的射束硬化偽影問題，提出了一種基于指數(shù)模型的射束硬化校正方法。該方法以射束硬化指數(shù)模型參數(shù)為待求變量，通過引入CT圖像均勻性和校正參數(shù)先驗(yàn)信息兩個(gè)約束條件，構(gòu)建了以帶有約束項(xiàng)的灰度熵為代價(jià)函數(shù)的最優(yōu)化模型，并使用單純形法迭代求解硬化模型參數(shù)，將其用于原始投影數(shù)據(jù)的

3、校正。仿真和實(shí)際數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文方法能有效抑制射束硬化偽影，提升CT圖像質(zhì)量，基于硬化校正后CT圖像的幾何尺寸測量精度得到明顯提升。
　　2、針對探測器動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍不足造成圖像質(zhì)量降低的問題，提出了一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲（Dynamic Time Wrapping，DTW）的變電流投影融合方法。該方法利用不同電流投影的灰度值-有效邊緣梯度序列來刻畫投影邊緣變化程度，并運(yùn)用DTW方法對序列進(jìn)行匹配，自動(dòng)確定最佳融合閾值，隨后根據(jù)

4、閾值確定不同電流投影的子區(qū)域并對其進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)了對探測器動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展。仿真和實(shí)際數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文方法能彌補(bǔ)探測器曝光過度帶來的CT圖像缺失，并且可以提升CT圖像信噪比，基于融合后CT圖像的幾何尺寸測量精度明顯改善。
　　3、針對點(diǎn)擴(kuò)展效應(yīng)引起的CT圖像模糊退化問題，提出了一種基于點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（Point Spread Function，PSF）測量和交替方向總變分（Total Variation，TV）最小化的圖像復(fù)原方法