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  • 射線計算機斷層掃描使用圖像數據的融合

    射線計算機斷層掃描使用圖像數據的融合

    總結
    三維X射線計算機斷層掃描(簡稱RCT)是一種強大的非破壞性的測試方法用于測量和測試復雜的組件。這種方法的巨大潛力主要在于更靈活的測量任務。外部和內部的檢查點是人跡罕至的視覺和觸覺傳感器可以捕獲具有高數據存儲密度,可視化和分析。使用這種技術的一個限制,其中包括高密度的不同,不同的材料,如金屬和塑料的復合材料部件。功能的X射線譜的平均能量設置在低密度的對象區域的對比度低的,或在一排不照射的區域的所謂的金屬工件的圖像質量顯著降低。隨著圖像數據融合的幫助下,有可能有一個記錄參數的變化,由于在測試設備​​上的不同的信息內容,匯集的斷層數據集。這可以減少,并提高記錄生成的構件的可讀性。

    關鍵詞:X-射線計算機斷層掃描,RCT,金屬文物,神器還原,圖像數據融合

    1引言
    在計量應用領域的X射線計算機斷層掃描(簡稱RCT)是一個功能強大的無損檢測方法,復雜的組件的幾何形狀和結構特征。該方法的巨大潛力在于特別的一個部分的內部區域的高清晰度的特征檢測的可能性。當前應用領域的范圍很廣,涵蓋領域的材料測試,尺寸測量,幾何比較(CAD部分),以及建造和安裝測試。應用這項技術在他們的原型和初始樣本測試,以對沖初創公司以及生產安全關鍵部件的測試。為可靠的隨機對照試驗數據的分析是必要的基礎的照射體積的準確重建和對比度表示。在成像過程中的干擾,有時出于360°的旋轉過程中的組件沒有完全照射在檢測器上成像的事實[1] [2]。由于出現這種不一致的結果,稱為工件的人工結構,降低對圖像質量的影響,并進一步分析。特別是,這個事實本身使得復合元件,其中包括不同的材料,如高密度的塑料和金屬,表觀[3]的檢查。代表的低密度的物體區域的高對比度的硬選擇一個溫和的,平均能級的X射線譜輻射的吸收率較低引起的。在高密度區域中,但是,這將導致對象的總吸收的梁部,從而使照射部分,準備僅不完全的[4]。這種效應的影響是明亮的條紋和黑暗的陰影,這是已知的金屬文物和擴展重建的體積(圖1)。

    圖1:金屬偽影的嚴重程度的標本(有機玻璃立方體鋼銷)

    利益結構的詳細探測的顯著惡化。復合材料部件的可靠的分析和評價,因此有限。

    2修正使用的金屬文物影像數據融合
    用于校正金屬偽影的斷層圖像的以前的方法是線性內插的方法,自適應多濾波[5] [6]。這兩種方法的工作由人為產生的或光滑的更換投影數據不一致的原則。除了普遍提高了圖像噪聲,減少對比度減少連勝文物的實現。投影數據集的修改,但是,也意味著,所有的信息內容的性質,將丟失的金屬物體區域的大小和位置。此外,它是由于濾波的投影值的分辨率的損失。此外,還有存在另一個類校正程序basieren.7的,迭代重構算法或統計,8通過適應扭曲的投影值可以為整個重建過程中的重要性降低的加權系數,或完全忽略這種替代重建技術。用這種方法,可以實現的結果是非常有前途的。然而,有一個缺點是顯而易見的。迭代和減排技術統計不能與濾波反投影,這是目前所有的現代RCT的系統結合重建的標準方法計算效率。因此,亞琛工業大學機床實驗室,方法進行了探索,以減少金屬文物斷層圖像數據集,通過數據融合提高復合材料部件的可測試性。
    該技術的圖像數據融合的方法的圖像制備和通常的圖像處理鏈的起點。預處理算法的目的是提高產品質量的圖像數據的處理,因此,具有穩定的加工是通過后續運算。在熔融法中,這種效果的圖像數據,得到處理源的一系列圖像,這些根據某些準則鏈接的或稠合到目標圖像的像素。一個目標圖像中的信息增益是通過對收到的系統的變化的一個參數對應的源圖像。以這種方式,例如具有均勻照明的場景,這是不可能由包含一個單一的圖像,只有一個,由于陰影或反射的照明位置,產生一個優化的圖像[9] [10] [11]。的斷層成像的過程的結果是一個三維體素模型,它代表了局部分布的照射量的特定材料的衰減系數。為了以提高圖像質量,但的二維融合方法中的圖像數據可以被用于在兩個卷被首先轉換到一個相當于剖視圖堆?;蚝喜⒌囊呀涍M行滿分記錄凸起的基礎上。這可以使用已知的2D圖像處理算法。這種技術的應用程序的出發點是,在斷層圖像上的金屬工件的形成有顯著的影響的特征吸收參數的識別。除的X射線譜中的能量,這是特別噴氣錐中的組件的位置??梢缘贸鲞@樣的結果在兩種不同的方法,現介紹如下。

    3雙可視
    “雙可視”的術語描述的基本概念,創建一個組件錄音從兩個不同Aufspannungslagen在噴氣錐和合并。組件導致的傾轉神器表達的變化空間和對方體積區域內受影響的記錄。這些地區得到承認和相互替換。此次合并將采取的基礎上,重建后的二維橫截面圖像。在此上下文中重要的是,只有對應的部分的圖像被用作輸入數據的合并,這表示相同的組件中的水平像素精度。由于在整個重構體包括夾緊和環境空氣中的兩副圖像的組件的位置和方向是不同的,在這一點上,需要匹配的前一型號的音量。必要的算法是目前WZL目前研究的主題。在下面的圖像數據融合區分神器和神器圖像受災地區之間基于兩個源圖像的梯度過濾。卸載的圖像區域的特征在于,具有均勻灰度值分布的均勻表示。因此,其表達式為弱梯度。如對象的邊緣和工件結構的高頻信號分量,然而,導​​致灰度值跳躍,這是檢測到的梯度濾波器,并根據自己的身高可視化。隨后,兩個梯度的圖像,這可分為三種情況下(圖2)的像素成對比較的結果。適于融合的源圖像的像素的情況下,根據不同的分類目標圖像。圖2示出了使用兩個人工生成的源圖像,受到啟發,為理想化的形式只有一個中央鋼銷試樣的隨機對照試驗的圖像描述的關系。金屬偽影形成的影響

    圖2:雙視角的融合過程方法

    生成目標圖像的文物幾乎是免費的。只有在地方有重疊的神器在源圖像特征,沒有補償發生。

    4多能量
    多能源的做法是另一種方式,以減少金屬文物的斷層圖像。與此相反的對偶方法查看多能源是根據X射線管的參數加速電壓和電流的變化。的圖像數據融合的基礎上的投影,即也已采取前的實際的重建,而不是。其目的是使重建的過程中優化改善后確認的詳細的體積數據集的對比預測。加速電壓和管電流在很大程度上決定產生的X射線譜的平均能量。因此,它們的對比度和亮度的投影有直接影響。在復合元件照射軟X-射線的查詢結果在一個良好的對比度為低密度的對象區域。對于產生高密度的對象區域,另一方面,由于總吸收不成比例地高的衰減值,由一個非常低的信號對噪聲比的值也受到影響。金屬偽影的嚴重程度的結果,在隨后的重建過程。硬X射線,但是,是能夠穿透致密的材料,并提供這些地區的高對比度投影。然而,所有其他的圖像區域所示,曝光過度,幾乎是透明的。通過記錄一系列投影的X射線束以不同的能量水平,它現在是未能捕捉到的整個動態范圍表示的。照射對象中的增益有關的信息,然后進行壓縮目標圖像中的融合算法。圖6顯示了三個預測檢查微晶片被記錄在不同的光束能量。的合成樹脂,它具有相當低的密度所包圍的金屬線接合的微芯片機構。

    圖3:多能源法的融合過程

    優化的目標圖像的特征在于,高對比度,同時均勻的照明。特別是,可以觀察到在精細的微芯片內部的電路線。組件的優化的測量策略的發展,以及應用這種技術的一個接口,用于與隨后的重建一個完整的投影數據集是WZL當前工作的主題。

    5小結
    使用圖像數據融合可以是受金屬偽影的形成,提高醫療影像的質量。的原始數據的融合導致的灰度電平值調整后的投影數據集的優化對比度行為。令人不安的神器結構的表達,在重建過程中,可以抑制這種方式和確認的細節增加。隨著合并的圖像平面上相互超神器和神器易發地區的產量或等效截面圖像棧定位產生一個神器減少數據。這是基于可以區分高頻和低頻圖像區域的輸入圖像的梯度濾波。這兩種方法的目的,是X射線計算機斷層掃描的應用領域擴大的范圍內的復合元件,測試是迄今為止非常有限的。

    證書

    [1] B. Maziuk,H.羅斯,“你不能看到,可以傷害你”,質量,2003年5月。
    [2] S.沖床,I. Bauscher,“神器減少在工業三維計算機斷層掃描
    (CT)“,官方報告ECNDT - 2002年學術年,魏瑪,06 - 08日2002年5月。
    [3] J. KELCH“埃斯林根巨像”,QZ 2007年9月,第52卷,第9號
    [4] T. Buzug,“計算機斷層掃描。數學和物理原理
    圖像重建“,柏林:施普林格,2004。
    [5] D. Zerfowski,“計算機斷層掃描補償的金屬器物,”醫學圖像處理,亞琛,德國,25日至26日會議的正式報告1998年3月。
    [6] M. Kachelriess,O.瓦茨克,W.日歷,“廣義多維自適應濾波常規和螺旋式單排,多排和錐束CT,醫學物理,第28卷,第4號,第475-490頁,2001年4月。
    [M. VANNIER] G.王,鄭,P,“迭代X射線錐束CT金屬偽影消除和局部重建”,顯微鏡和微量分析,第58-65頁,1999年5月7。
    [8],T. M.奧勒爾。 Buzug,“聲像金屬加工過的食品遏制”戰略進行傳輸計算機斷層掃描“,卷229使用工業CT PTB研討會:幾何決心。不倫瑞克,13-14 2007年3月。
    [9] C. DEMANT,B.亞伯施特萊歇爾,P. Waszkewitz,“機器視覺”,柏林:施普林格,2002。
    [10] M.海因斯曼F.蓬特萊昂,“融合圖像信號,”Technisches MESSEN的,第130-138頁,第74卷,第3號,2007年3月。
    [11] B. Jahne,“數字圖像處理”,柏林:施普林格,2005年。


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