专利名称：一种ct快速批量扫描与校正方法
技术领域：
本发明涉及一种CT快速批量扫描与校正方法，属十CT技术领域。
背景技术：
CT (ComputedTomography)技术利用射线(一般为X射线)透射被检测物体，并在 探测器上获取一组投影图像，再配合相应的重建算法得到物体的切片图像。目前研究 和应用的CT可分为二维CT和三维CT两大类，根据扫描和重建方式的不同又可进行 相应的细分。CT技术具有对物体整体(外部和内部)进行检测的能力，在医学和工业等 领域已得到广泛应用。
从CT系统的成像原理可知，许多因素会影响CT图像的质量，其中伪影是一个重 要方面。根据CT切片伪影的不同表现形式，可以将其大致划分为以下四种(1) Streaking (可称为条状伪影)，主要与探测器(包括暗电流、增益、非线性和辐射损伤 等)、检测对象的移动和金属物质引起的数据损失等因素有关；(2) Shading (可称为 阴影伪影)，主要与部分容积效应、散射效应、探测器的余晖效应和物体截断等因素有 关；(3) Rings (可称为环状伪影)，主要与探测器的响应不一致、响应不稳定等因素 有关；(4) Cupping (可称为杯状伪影)，主要与射束硬化有关。
由于CT的硬件设备比较昂贵，而且数据获取与处理的复杂程度较高，因此CT的 扫描费用也就相对较高，但CT方法对零件内部缺陷和内部型腔的检测能力是其它无 损检测手段一时难以替代的。目前关于CT的研究基本都是针对单件或几件零件进行 讨论的，而实际中存在采用CT进行批暈扫描检测的情况，例如对航空发动机叶片进 行的100y。CT检测。鉴于CT扫描的较高费用以及扫描校正的复杂性，如何提高批量 零件扫描的效率并保证重建图像的质量，是非常值得研究的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种CT快速批量扫描与校正方法。 本发明的思路是在对同型号的一批零件的CT扫描中，所有零件的扫描参数一般 是保持不变的。这些参数主要包括射线源电压与电流、探测器采集模式与速度、工作 台的运动方式，以及零件的装夹方法。由于批量扫描的参数保持不变，因此可以认为 形成CT伪影的因素和数量也基本不变，那么对同批次零件中的一个进行侦测扫描与校
4正所获取的相关数据和方法，对该批其余零件的扫描和校正都是适用的。即采用侦测 扫描校正的数据与方法对同批次其余零件进行扫描与校正，可以达到与侦测伪影校正 基本相同的校正效果，同时大大縮短扫描与校正所需的时间。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括下列步骤
(1) 任意选取同批次待检测零件中的一件；
(2) 对该零件进行CT侦测扫描与校正，获取对其余零件的扫描与校正具有指导 意义的侦测数据及相应方法；
(3) 设置侦测数据中需要定时更新的数据的更新周期，并为每种需定时更新的数 据设定一个对应的标志位，通过各个标志位来判断其对应的数据是否到了需要更新的 时候；
(4) 计数器清零，各标志位设置为无需更新，计数对象为上一步中与更新周期相 关的量，对其余零件的扫描与校正开始时计数开始，计数器在扫描与校正过程中独立 运行，当计数达到数据的更新周期时，将其对应的标志位设置为需要更新；
(5) 判断如果已完成该批次其余零件的扫描与校正，则结束，否则继续进行下
_^止 一少；
(6) 遍历所有标志位，判断如果当前无任何标志位的值为需要更新，则转第7
步，否则转第9步；
(7) 采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进行扫描与校正；
(8) 对该零件进行CT重建，完成后转第5步；
(9) 根据标志位更新提示，得到与其对应的需要更新的数据，并按相应的更新方 法更新该数据，更新完成后将该标志位的值恢复为无需更新，然后转第7步。
上述的CT快速批量扫描与校正方法，不仅可以应用于二维CT，还可以应用于三维CT。
在上述方法第2步中，进行侦测扫描与校正的步骤依次是获取系统安装参数、获 取扫描曝光参数并进行扫描、获取探测器校正参数(包括平均暗场图像、暗场波动数 据、增益校正图像、坏像素模板图像)并进行探测器校正、获取散射场分布图像并进 行散射校正、获取射束硬化曲线和射束硬化校正直线并进行射束硬化校正、选择滤波 降噪参数并进行滤波降噪。侦测扫描与校正过程中获取的数据与其获取的方法相对应，各获取方法可从公开的技术文献中得到。
在上述方法的第3步中，一般认为有两部分数据在批量零件的扫描过程中可能发生 改变，需要按一定周期进行更新(1)平均暗场图像环境状况(温度、湿度等)随 着扫描的进行可能发生变化，从而影响平均暗场图像，因此需要根据探测器的使用表 现和环境状况，定时重新生成平均暗场图像，更新周期一般以小时为单位；(2)暗场 波动数据由于暗场波动是随机的，因此更新周期一般以每个零件为单位。标志位通 常采用BOOL类型的变量，如0表示无需更新，l表示需要更新。
在上述方法的第7步中，采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进行 扫描与校正的具体步骤与第2步侦测扫描与校正的具体步骤完全一致，由于扫描和校 正所需的方法不必再另外挑选，计算所需的数据也不必另外生成，因此可以大大縮短 扫描与校正所需的时间。
在上述方法的第9步中，需要更新的数据的重新获取方法与侦测扫描与校正时生成 该数据的方法相同。由于每种需定时更新的数据都有其唯一对应的标志位，因此由标 志位可得到相对应的数据，对数据的更新操作即用新获取的数据替代原来的数据。
本发明的有益效果是通过侦测扫描与校正获取CT系统和扫描对象的先验知识， 然后根据侦测数据及相应方法对该批次其余零件进行扫描与校正，其中对在检测过程 中可能发生变化的侦测数据作了定时更新，在使其余零件达到与侦测伪影校正基本相 同的校正效果的同时，大大縮短了扫描与校正所需的时间，从而实现了节约机时消耗 和提高检测效率的目的。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明CT快速批量扫描与校正方法流程；
图2为侦测扫描与校正过程中不同阶段的切片图像相同位置灰度比较。
具体实施例方式
对一批材质为铁的被检测零件，应用本发明方法对其进行锥束CT快速批量扫描与
校正，执行以下步骤
(1)任意选取同批次待检测零件中的一件；(2) 对该零件进行CT侦测扫描与校正，获取对其余零件的扫描与校正具有指导
意义的侦测数据及相应方法，具体步骤和方法如下
1) 采用公开的基于细琴弦重建图像评估的黄金分割迭代搜索法获取系统安装参 数，主要包括中心射束位置和探测器安装角度；
2) 根据CT投影图像的基本要求，即在所有投影图像中，X射线均可有效穿透零 件，并在无零件投影的空白区域不达到曝光饱和，采用多次调整的方法获取扫描曝光 参数，主要包括射线源电压、射线源电流和探测器采集速度，然后进行扫描；
3) 采用常规方法获取探测器校正参数中的平均暗场图像、增益校正图像和坏像素 模板图像，采用公开的"锥束CT系统中平板探测器图像的抗干扰校正方法"获取探测 器校正参数中的暗场波动数据，然后进行探测器校正；
4) 采用公开的"一种锥束CT系统的散射测定和校正方法"获取散射场分布图像并 进行散射校正；
5) 采用公开的"基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正方法"获取射束硬化 曲线和射束硬化校正直线并进行射束硬化校正；
6) 采用高斯加权滤波降噪方法并进行滤波降噪。
(3) 设置侦测数据中需要定时更新的数据为平均暗场图像和暗场波动数据，平均 暗场图像的更新周期为l小时，暗场波动数据的更新周期为每个零件，并为每种需定时 更新的数据设定一个对应的标志位，通过各个标志位来判断其对应的数据是否到了需 要更新的时候；
(4) 计数器清零，各标志位设置为无需更新，计数对象为上一步中与更新周期相 关的量，对其余零件的扫描与校正开始时计数开始，计数器在扫描与校正过程中独立 运行，当计数达到某种数据的更新周期时，将其对应的标志位设置为需要更新；
(5) 判断如果已完成该批次其余零件的扫描与校正，则结束，否则继续进行下
_^止 少；
(6) 遍历所有标志位，判断如果当前无任何标志位的值为需要更新，则转第7
步，否则转第9步；
(7) 采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进行扫描与校正，具体 步骤与第2步侦测扫描与校正的具体步骤完全一致，由于扫描和校正所需的方法不必再另外挑选，计算所需的数据也不必另外生成，因此可以大大縮短扫描与校正所需的 时间；
(8) 对该零件进行CT重建，完成后转第5步；
(9) 根据标志位更新提示，得到与其对应的需要更新的数据，并按相应的更新方 法更新该数据，更新完成后将该标志位的值恢复为无需更新，然后转第7步。
图2为侦测扫描与校正过程中不同阶段的切片图像相同位置灰度比较，可见随着校 正种类的增加，切片图像中的伪影逐渐减少，最终重建的切片图像中的伪影得到基本 消除，切片图像的对比度和清晰度显著提高。由于采用了相同的扫描与校正方法及数 据，该批次的其余零件的校正效果基本与侦测扫描校正的相同，而由于省去了选取方 法和生成数据的时间，批量扫描与校正的效率得到很大提高。
权利要求
1、一种CT快速批量扫描与校正方法，其特征在于包括下述步骤(1)任意选取同批次待检测零件中的一件；(2)对该零件进行CT侦测扫描与校正，获取对其余零件的扫描与校正具有指导意义的侦测数据及相应方法；(3)设置侦测数据中需要定时更新的数据的更新周期，并为每种需定时更新的数据设定一个对应的标志位，通过各个标志位来判断其对应的数据是否到了需要更新的时候；(4)计数器清零，各标志位设置为无需更新，计数对象为上一步中与更新周期相关的量，对其余零件的扫描与校正开始时计数开始，计数器在扫描与校正过程中独立运行，当计数达到数据的更新周期时，将其对应的标志位设置为需要更新；(5)判断如果已完成该批次其余零件的扫描与校正，则结束，否则继续进行下一步；(6)遍历所有标志位，判断如果当前无任何标志位的值为需要更新，则转第7步，否则转第9步；(7)采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进行扫描与校正；(8)对该零件进行CT重建，完成后转第5步；(9)根据标志位更新提示，得到与其对应的需要更新的数据，并按相应的更新方法更新该数据，更新完成后将该标志位的值恢复为无需更新，然后转第7步。
2、 根据权利要求1所述的一种CT快速批量扫描与校正方法，其特征在于 所述的步骤(2)中，进行侦测扫描与校正的步骤依次是获取系统安装参数、获取扫描曝光参数并进行扫描、获取探测器校正参数并进行探测器校正、获取 散射场分布图像并进行散射校正、获取射束硬化曲线和射束硬化校正直线并进 行射束硬化校正、选择滤波降噪参数并进行滤波降噪。
3、 根据权利要求1所述的一种CT快速批量扫描与校正方法，其特征在于 所述的步骤(3)中，有两部分数据在批量零件的扫描过程中需要进行更新(1)平均暗场图像，更新周期一般以小时为单位；(2)暗场波动数据，更新 周期以每个零件为单位；标志位采用BOOL类型的变量。
4、 根据权利要求1所述的一种CT快速批量扫描与校正方法，其特征在于所述的步骤(7)中，采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进 行扫描与校正的具体步骤与步骤(2)侦测扫描与校正的具体步骤完全一致。
5.根据权利要求1所述的一种CT快速批量扫描与校正方法，其特征在于 所述的步骤(9)中，需要更新的数据的重新获取方法与侦测扫描与校正时生 成该数据的方法相同。
全文摘要
本发明公开了一种CT快速批量扫描与校正方法，任意选取同批次待检测零件中的一件进行CT侦测扫描与校正，获取侦测数据及相应方法；设置侦测数据中需要定时更新的数据的更新周期并设定标志位；判断是否已完成该批次其余零件的扫描与校正，未完成则判断当前侦测数据是否需要更新，需要则更新数据，不需要则采用当前的侦测数据及相应方法对该批次下一个零件进行扫描与校正并对该零件进行CT重建，完成后转回判断是否完成扫描。本发明在使其余零件达到与侦测伪影校正基本相同的校正效果的同时，大大缩短了扫描与校正所需的时间，从而实现了节约机时消耗和提高检测效率的目的。
文档编号G01N23/04GK101509879SQ20091002158
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者昆 卜, 张定华, 程云勇, 黄魁东 申请人:西北工业大学