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工業CT中常見的偽影及其改善方法

發布日期：2023-12-06閱讀量：907

X射線/工業CT檢測系統在無損檢測、科學研究和醫學等領域中扮演著重要的角色。

該系統能夠提供被照射物體的斷層圖像，包括其中存在的缺陷的性質、形狀、位置和大小等信息，非常直觀。然而，由于檢測對象的內部結構、CT系統的設計和重建算法等因素，斷層圖像往往會不可避免地出現偽影現象，從而干擾成像效果。

偽影常見類型

在華南檢測工業CT的實際運用中，最常見的偽影類型可以分為三大類：環狀偽影、金屬偽影和射束硬化偽影。

1、環狀偽影

環狀偽影是工業CT掃描中常見的一種偽影類型，它是由探測器像元通道損壞、射線強度和射線能譜響應的非線性和不一致性等因素引起的。在重建圖像中，環狀偽影表現為一系列以旋轉中心為圓心的同心圓環或圓弧，其半徑和粗細各不相同，且靠近圓心部分的環狀偽影通常更為明顯。

環狀偽影

●環狀偽影

為了解決環狀偽影問題，可以采取以下方法：通過除以各個角度的平均值或重建域的平均值來消除環狀偽影；根據產生偽影的原因，針對性地調整探測器性能、改進系統設計或優化圖像重建算法等方式，以有效降低環狀偽影的影響。

2、金屬偽影

金屬偽影主要源于被掃描物體中的金屬材料對射線的吸收、散射和反射等物理特性。當僅有單個金屬存在時，金屬偽影主要表現為其周圍存在放射狀偽影；而當金屬物數量較多且面積較大時，不僅包含金屬物周圍的放射狀偽影，而且在金屬連線方向上還存在帶狀偽影。這種偽影會導致重建圖像中出現亮度不均勻、邊緣模糊或出現放射狀條紋等問題，嚴重影響了CT系統的成像質量。

金屬偽影

●金屬偽影

為了解決金屬偽影的問題，研究者們提出了插值校正法、迭代校正法和混合校正法等多種方法。這些方法通過調整投影數據或者重建算法等方式來改善偽影問題。然而由于每種方法都有其局限性，因此在實際應用中通常需要根據具體的設備條件和應用場景，靈活選擇或者結合多種技術和算法進行優化和調整。

3、射束硬化偽影

射束硬化偽影是由X射線束在穿過物體時，低能光子比高能光子被吸收得更快，導致X射線束的“硬度”增加所引起的。這種偽影會導致重建圖像中出現一些沒有明顯不連續性和清晰邊界的條狀或者深色帶狀偽影。

射束硬化偽影

●射束硬化偽影

為了解決射束硬化偽影的問題，研究者們提出了多種方法。這些方法主要包括領結過濾器、體模校正和使用軟件的方法、迭代重建等。此外，深度學習技術也被應用于射束硬化偽影的消除。例如，基于深度學習的算法可以通過學習大量正常樣本數據，自動地檢測和去除偽影。然而，由于每種方法都有其局限性，因此在實際應用中通常需要根據具體的設備條件和應用場景，靈活選擇或者結合多種技術和算法進行優化和調整。

偽影改善方法

在工業CT掃描成像過程中，偽影的出現可能會嚴重影響圖像的質量和準確性。偽影的形成原因包括環狀偽影、金屬偽影和射束硬化偽影等。對于這些問題，常見的改善方法，可以通過改進技術設備、優化掃描參數和脈沖序列以及掃描程序后的圖像處理等方式來降低環狀偽影的影響。此外，還可以使用專門的圖像采集與重建軟件，如BakerHughes公司的Datos軟件，該軟件可以自動計算并校正圖像誤差，有效校準探測器不一致響應區域以及檢測對象的復雜構造造成的成像偏差，從而提升成像質量。圖像校正功能可以顯著減少偽影對測試結果的影響，大大提高了成像質量和檢測結果的可靠性。這對于后續的三維無損分析，如壁厚測量、孔隙裂紋分析、尺寸測量、CAD比對和逆向工程等項目提供了有力的支持。

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