工业CT断层扫描数据分析软件开发

2021-04-13王瑞华

电脑知识与技术 2021年5期

王瑞华

摘要：该文介绍如何直接读取工业CT断层扫描数据，并将断层扫描结果转化为图形格式数据（伪彩图）。提高数据的读取精度，便于后续诊断分析。

关键词：工业CT;无损检测;断层扫描数据处理分析

1 背景

工业CT是工业用计算机断层扫描成像技术的简称，是放射学与计算机技术相结合产生的一门新的成像技术，在被检测物体无损伤条件下，通过具有某种能量的射线束直接扫描被检测物体，根据获得的投影数据及结合特定的重建算法，得到二维断层图像或三维立体图像，准确清晰地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况，为无损检测和无损评估提供技术支持。在电子、汽车制造、航天、航空、材料研究、兵器、考古、海关等领域得到广泛应用[1]。然而，在通常情况下我们得到的断层扫描图像为256色的灰度图，很精确反映断层扫描平面的密度分布情况，为此我们通过直接读取断层扫描文件，转化为伪彩图，断层扫描密度分布精度达到10-6，结合EXCEL强大的图表处理能力对断层扫描图像进行处理。并采用Visual Studio 2013开发《工业CT断层扫描数据分析软件》，为了解构件的内部结构提供更有效的分析手段。

2 技术原理及方法

2.1 工业CT检测技术原理

工业CT是在射线检测的基础上发展起来的，其基本原理是利用精确准直的具有能量的射线束穿过被检物体时，并与被检测物体相互作用后，射线强度会受到射线路径上的物质的吸收或散射衰减，衰减规律符合比尔定律，平面探测器接收到的透射能量数据不同。按照一定的图像重建算法，即可获得被检工件一个断层的扫描图像，重复上述过程又可获得另一个断层的扫描图像，累计大量的二维断层图像即可重建出三维图像[2-3]。

2.2 工业CT系统性能指标

1）检测范围：检测工件的外观尺寸大小（包括能透射钢的最大厚度，检测工件的最大回转直径，检测工件的最大高度或长度，检测工件的最大重量等参数）。

2）使用的射线源：工作电压、工作电流、焦点尺寸及射线能量大小。射线能量的大小决定穿透等效钢厚度的能力。

3）扫描模式：常用的CT扫描模式有2代、3代、4代、5代扫描模式。

4）扫描检测时间：指扫描一个典型断层数据（如图像矩阵1024×1024）所需要的时间。

5）图像重建时间：指重建扫描图像所需的时间。

6）分辨能力：是关键的性能指标（空间分辨率、密度分辨率）[6]。

7）重建伪影：指CT图像中与被检对象的物理参数分布没有对应关系的部分，一般来自被检测物体和CT扫描装置两个方面。它严重影响着CT图像的质量，对图像判读和质量评定产生很大的干扰，甚至造成误判。一套好的校正方法直接影响着CT系统的水平。主要包括：杯状伪影（Cup artifact）、环状伪影（Ring artifact）、条状伪影（Metal artifact）[5]。

3 工业CT断层扫描数据处理分析

3.1 工业CT断层扫描数据后处理分析软件存在的问题

工业CT断层扫描数据后处理分析软件只能提供密度精度为1/256的构件密度分布图像，无法提供密度分布精度更高的构件扫描图像，并且不能提供构件部分零件的密度分布统计图表及几何数据图表。

3.2 工业CT断层扫描数据处理分析相关技术

为能够更精确表达构件工业CT扫描断层密度分布，我们直接读取工业CT断层扫描文件，并将密度数据（0-1）转换为彩色图像的颜色值（0-224）理论精度达到2-24约6*10-8，我们这里选取的精度为10-6。

1）高精度工业CT断层分布图

3.3 软件简介

该软件能够生成构件密度分布数据矩阵图，并获取构件轴向及径向药型罩密度分布，生成密度分布数据分析曲线[4]。该软件还加入了对构件是否存在缺陷的辨别方法，能够对检测构件是否存在缺陷进行判别。

该软件主要由断层密度分布图生成、构件检测数据录入、横向及纵向密度分布数据生成、横向及纵向密度分布曲线绘制、构件缺陷判定等模块组成。

4 结束语

通过应用工业CT断层扫描软件对在线产品断面扫描图片分析，能够了解产品的装配情况，对于临时出现的产品质量波动能够及时查找和分析原因并进行改进，保证了产品保质保量的生产。

参考文献：