2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、CT(Computed Tomography)是計算機(jī)層析成像的簡稱,它可以在不破壞被檢物體的情況下得到被檢物體內(nèi)部的二維或三維圖像,以圖像的方式清晰直觀地展示物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)分布和缺陷。目前工業(yè)CT已應(yīng)用于航空、航天、軍工、鐵路、汽車制造等領(lǐng)域,它己成為一種重要的無損檢測技術(shù)。由于三維錐束CT采用高密度的面板探測器來獲取投影數(shù)據(jù),所以具有更高的射線利用率和軸向分辨率。與圓形掃描軌跡的錐束CT相比,螺旋錐束CT可以連續(xù)檢測長工件,而

2、且其掃描軌跡滿足精確重建的數(shù)據(jù)完備性條件。
   傳統(tǒng)的螺旋錐束CT要求射線束在每個投影角下完全覆蓋待檢測區(qū)域的橫截面,因此,傳統(tǒng)螺旋錐束CT的視場區(qū)域受限于探測器尺寸。在工業(yè)CT中,有時會遇到大工件的檢測,此時就需要使用大面板探測器。但是由于技術(shù)條件的限制,使得面板探測器的尺寸有限。本論文主要研究采用小面板探測器檢測大工件的螺旋錐束工業(yè)CT的掃描方式及相應(yīng)的重建算法,具體的研究工作有:
   深入研究了視場區(qū)域半覆蓋的

3、螺旋錐束CT的掃描方式,并提出了相應(yīng)的重建算法。螺旋掃描前,運(yùn)載工件的轉(zhuǎn)臺沿平行于探測器行的方向平移一定距離,使射線源發(fā)出的射線束在每個投影角下至少覆蓋待檢測區(qū)域橫截面的一半,然后工件繞轉(zhuǎn)臺的軸線旋轉(zhuǎn),同時射線源和探測器沿轉(zhuǎn)臺軸線的方向平移,得到半覆蓋螺旋錐束CT的投影。這種半覆蓋螺旋錐束CT最大可將視場直徑擴(kuò)大到大約2倍。
   基于濾波反投影(Filtered Backprojection,F(xiàn)BP)的螺旋錐束FDK算法,是一

4、種高效實用的近似重建算法。但是它要求射線束在每個投影角下完全覆蓋待檢測區(qū)域的橫截面,且轉(zhuǎn)臺軸線與錐束中心射線垂直相交。針對半覆蓋螺旋錐束CT中轉(zhuǎn)臺軸線偏離錐束中心射線的問題,提出了半覆蓋螺旋錐束CT的偏心FDK算法。重建時,根據(jù)投影的位置進(jìn)行加權(quán)反投影,從而得到待檢測區(qū)域的重建圖像。實驗結(jié)果表明,當(dāng)螺距較小時,該算法可以得到待檢測區(qū)域的完整圖像,而且由于投影數(shù)據(jù)量的減少,使重建時間約為大面板探測器傳統(tǒng)螺旋錐束FDK算法的一半。
 

5、  與先濾波再反投影的FBP算法不同,反投影濾波(Backprojection Filtration,BPF)算法是一種先將微分后的投影反投影到PI線,然后沿PI線進(jìn)行Hilbert逆變換濾波的方法,可以解決橫向截斷投影的重建問題。由于在每個投影角下,半覆蓋螺旋錐束CT的投影數(shù)據(jù)都是橫向截斷的,因此,本文提出了一種基于重排的半覆蓋螺旋錐束CT的BPF算法。該算法首先根據(jù)重建層將半覆蓋螺旋錐束投影重排為二維視場區(qū)域半覆蓋的扇形束投影,然

6、后用加權(quán)的半覆蓋扇形束BPF算法重建。實驗結(jié)果表明,盡管該算法需要重排投影,但是在螺距不太大的情況下,該算法可以得到待檢測區(qū)域的完整圖像,重建時間比偏心FDK算法更少,而且重建結(jié)果的橫向截斷誤差較小。
   對上述的半覆蓋螺旋錐束CT,在每個投影角下,工件的橫截面只被射線束部分覆蓋。為此,提出大視場雙螺旋錐束CT掃描方式。掃描時,運(yùn)載工件的轉(zhuǎn)臺沿平行于探測器行的方向平移一定距離,然后工件繞轉(zhuǎn)臺的軸線旋轉(zhuǎn),同時射線源和探測器沿轉(zhuǎn)臺

7、的軸線平移,得到第一次螺旋掃描的投影數(shù)據(jù);轉(zhuǎn)臺帶動工件沿平行于探測器行的方向再次平移一定距離,平移方向與第一次平移的方向相反,接著,工件繞轉(zhuǎn)臺的軸線旋轉(zhuǎn),同時射線源和探測器沿轉(zhuǎn)臺的軸線平移,得到第二次螺旋掃描的投影。對每次螺旋掃描而言,待檢測區(qū)域的橫截面在每個投影角下只被射線束部分覆蓋,但是通過兩次螺旋掃描,工件的橫截面在每個投影角下可以被兩個射線束完全覆蓋。雙螺旋掃描的視場直徑與系統(tǒng)幾何參數(shù)有關(guān)。在本文的實驗參數(shù)中,通過雙螺旋掃描,可

8、以將視場直徑擴(kuò)大到1.77倍。
   針對上述雙螺旋錐束CT掃描方式,提出了雙螺旋錐束CT的FDK型重建算法。該算法不需要重排投影數(shù)據(jù),而且與傳統(tǒng)的全覆蓋單螺旋錐束CT的FDK算法具有同樣高的計算效率。重建時,根據(jù)反投影點(diǎn)的位置對每個投影進(jìn)行加權(quán)疊加,從而得到待檢測區(qū)域的重建值。實驗結(jié)果表明,在適當(dāng)?shù)穆菥喾秶鷥?nèi),該算法可以獲得較好的重建圖像。
   螺旋錐束CT的Katsevich算法是一種理論上精確的重建算法,與基于G

9、rangeat精確重建算法相比,Katsevich算法具有較高的重建效率。本文提出了雙螺旋錐束CT的Katsevich型重建算法,該算法也不需要對投影數(shù)據(jù)重排。重建時,根據(jù)得到的投影數(shù)據(jù)應(yīng)用提出的雙螺旋Katsevich型重建公式加權(quán)疊加,從而得到待檢測區(qū)域的圖像。實驗結(jié)果表明,該算法受錐角、螺距和增加平移距離的影響較小,即使當(dāng)螺距較大時,該算法也可以得到較好的重建圖像。
   為了在雙螺旋CT上推廣BPF算法,以進(jìn)一步減少重建

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