射线计算机断层扫描使用图像数据的融合

射线计算机断层扫描使用图像数据的融合

总结
三维X射线计算机断层扫描(简称RCT)是一种强大的非破坏性的测试方法用于测量和测试复杂的组件。这种方法的巨大潜力主要在于更灵活的测量任务。外部和内部的检查点是人迹罕至的视觉和触觉传感器可以捕获具有高数据存储密度,可视化和分析。使用这种技术的一个限制,其中包括高密度的不同,不同的材料,如金属和塑料的复合材料部件。功能的X射线谱的平均能量设置在低密度的对象区域的对比度低的,或在一排不照射的区域的所谓的金属工件的图像质量显着降低。随着图像数据融合的帮助下,有可能有一个记录参数的变化,由于在测试设备​​上的不同的信息内容,汇集的断层数据集。这可以减少,并提高记录生成的构件的可读性。

关键词:X-射线计算机断层扫描,RCT,金属文物,神器还原,图像数据融合

1引言
在计量应用领域的X射线计算机断层扫描(简称RCT)是一个功能强大的无损检测方法,复杂的组件的几何形状和结构特征。该方法的巨大潜力在于特别的一个部分的内部区域的高清晰度的特征检测的可能性。当前应用领域的范围很广,涵盖领域的材料测试,尺寸测量,几何比较(CAD部分),以及建造和安装测试。应用这项技术在他们的原型和初始样本测试,以对冲初创公司以及生产安全关键部件的测试。为可靠的随机对照试验数据的分析是必要的基础的照射体积的准确重建和对比度表示。在成像过程中的干扰,有时出于360°的旋转过程中的组件没有完全照射在检测器上成像的事实[1] [2]。由于出现这种不一致的结果,称为工件的人工结构,降低对图像质量的影响,并进一步分析。特别是,这个事实本身使得复合元件,其中包括不同的材料,如高密度的塑料和金属,表观[3]的检查。代表的低密度的物体区域的高对比度的硬选择一个温和的,平均能级的X射线谱辐射的吸收率较低引起的。在高密度区域中,但是,这将导致对象的总吸收的梁部,从而使照射部分,准备仅不完全的[4]。这种效应的影响是明亮的条纹和黑暗的阴影,这是已知的金属文物和扩展重建的体积(图1)。

图1:金属伪影的严重程度的标本(有机玻璃立方体钢销)

利益结构的详细探测的显着恶化。复合材料部件的可靠的分析和评价,因此有限。

2修正使用的金属文物影像数据融合
用于校正金属伪影的断层图像的以前的方法是线性内插的方法,自适应多滤波[5] [6]。这两种方法的工作由人为产生的或光滑的更换投影数据不一致的原则。除了普遍提高了图像噪声,减少对比度减少连胜文物的实现。投影数据集的修改,但是,也意味着,所有的信息内容的性质,将丢失的金属物体区域的大小和位置。此外,它是由于滤波的投影值的分辨率的损失。此外,还有存在另一个类校正程序basieren.7的,迭代重构算法或统计,8通过适应扭曲的投影值可以为整个重建过程中的重要性降低的加权系数,或完全忽略这种替代重建技术。用这种方法,可以实现的结果是非常有前途的。然而,有一个缺点是显而易见的。迭代和减排技术统计不能与滤波反投影,这是目前所有的现代RCT的系统结合重建的标准方法计算效率。因此,亚琛工业大学机床实验室,方法进行了探索,以减少金属文物断层图像数据集,通过数据融合提高复合材料部件的可测试性。
该技术的图像数据融合的方法的图像制备和通常的图像处理链的起点。预处理算法的目的是提高产品质量的图像数据的处理,因此,具有稳定的加工是通过后续运算。在熔融法中,这种效果的图像数据,得到处理源的一系列图像,这些根据某些准则链接的或稠合到目标图像的像素。一个目标图像中的信息增益是通过对收到的系统的变化的一个参数对应的源图像。以这种方式,例如具有均匀照明的场景,这是不可能由包含一个单一的图像,只有一个,由于阴影或反射的照明位置,产生一个优化的图像[9] [10] [11]。的断层成像的过程的结果是一个三维体素模型,它代表了局部分布的照射量的特定材料的衰减系数。为了以提高图像质量,但的二维融合方法中的图像数据可以被用于在两个卷被首先转换到一个相当于剖视图堆栈或合并的已经进行满分记录凸起的基础上。这可以使用已知的2D图像处理算法。这种技术的应用程序的出发点是,在断层图像上的金属工件的形成有显着的影响的特征吸收参数的识别。除的X射线谱中的能量,这是特别喷气锥中的组件的位置。可以得出这样的结果在两种不同的方法,现介绍如下。

3双可视
“双可视”的术语描述的基本概念,创建一个组件录音从两个不同Aufspannungslagen在喷气锥和合并。组件导致的倾转神器表达的变化空间和对方体积区域内受影响的记录。这些地区得到承认和相互替换。此次合并将采取的基础上,重建后的二维横截面图像。在此上下文中重要的是,只有对应的部分的图像被用作输入数据的合并,这表示相同的组件中的水平像素精度。由于在整个重构体包括夹紧和环境空气中的两副图像的组件的位置和方向是不同的,在这一点上,需要匹配的前一型号的音量。必要的算法是目前WZL目前研究的主题。在下面的图像数据融合区分神器和神器图像受灾地区之间基于两个源图像的梯度过滤。卸载的图像区域的特征在于,具有均匀灰度值分布的均匀表示。因此,其表达式为弱梯度。如对象的边缘和工件结构的高频信号分量,然而,导​​致灰度值跳跃,这是检测到的梯度滤波器,并根据自己的身高可视化。随后,两个梯度的图像,这可分为三种情况下(图2)的像素成对比较的结果。适于融合的源图像的像素的情况下,根据不同的分类目标图像。图2示出了使用两个人工生成的源图像,受到启发,为理想化的形式只有一个中央钢销试样的随机对照试验的图像描述的关系。金属伪影形成的影响

图2:双视角的融合过程方法

生成目标图像的文物几乎是免费的。只有在地方有重叠的神器在源图像特征,没有补偿发生。

4多能量
多能源的做法是另一种方式,以减少金属文物的断层图像。与此相反的对偶方法查看多能源是根据X射线管的参数加速电压和电流的变化。的图像数据融合的基础上的投影,即也已采取前的实际的重建,而不是。其目的是使重建的过程中优化改善后确认的详细的体积数据集的对比预测。加速电压和管电流在很大程度上决定产生的X射线谱的平均能量。因此,它们的对比度和亮度的投影有直接影响。在复合元件照射软X-射线的查询结果在一个良好的对比度为低密度的对象区域。对于产生高密度的对象区域,另一方面,由于总吸收不成比例地高的衰减值,由一个非常低的信号对噪声比的值也受到影响。金属伪影的严重程度的结果,在随后的重建过程。硬X射线,但是,是能够穿透致密的材料,并提供这些地区的高对比度投影。然而,所有其他的图像区域所示,曝光过度,几乎是透明的。通过记录一系列投影的X射线束以不同的能量水平,它现在是未能捕捉到的整个动态范围表示的。照射对象中的增益有关的信息,然后进行压缩目标图像中的融合算法。图6显示了三个预测检查微晶片被记录在不同的光束能量。的合成树脂,它具有相当低的密度所包围的金属线接合的微芯片机构。

图3:多能源法的融合过程

优化的目标图像的特征在于,高对比度,同时均匀的照明。特别是,可以观察到在精细的微芯片内部的电路线。组件的优化的测量策略的发展,以及应用这种技术的一个接口,用于与随后的重建一个完整的投影数据集是WZL当前工作的主题。

5小结
使用图像数据融合可以是受金属伪影的形成,提高医疗影像的质量。的原始数据的融合导致的灰度电平值调整后的投影数据集的优化对比度行为。令人不安的神器结构的表达,在重建过程中,可以抑制这种方式和确认的细节增加。随着合并的图像平面上相互超神器和神器易发地区的产量或等效截面图像栈定位产生一个神器减少数据。这是基于可以区分高频和低频图像区域的输入图像的梯度滤波。这两种方法的目的,是X射线计算机断层扫描的应用领域扩大的范围内的复合元件,测试是迄今为止非常有限的。

证书

[1] B. Maziuk,H.罗斯,“你不能看到,可以伤害你”,质量,2003年5月。
[2] S.冲床,I. Bauscher,“神器减少在工业三维计算机断层扫描
(CT)“,官方报告ECNDT - 2002年学术年,魏玛,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号
[4] T. Buzug,“计算机断层扫描。数学和物理原理
图像重建“,柏林:施普林格,2004。
[5] D. Zerfowski,“计算机断层扫描补偿的金属器物,”医学图像处理,亚琛,德国,25日至26日会议的正式报告1998年3月。
[6] M. Kachelriess,O.瓦茨克,W.日历,“广义多维自适应滤波常规和螺旋式单排,多排和锥束CT,医学物理,第28卷,第4号,第475-490页,2001年4月。
[M. VANNIER] G.王,郑,P,“迭代X射线锥束CT金属伪影消除和局部重建”,显微镜和微量分析,第58-65页,1999年5月7。
[8],T. M.奥勒尔。 Buzug,“声像金属加工过的食品遏制”战略进行传输计算机断层扫描“,卷229使用工业CT PTB研讨会:几何决心。不伦瑞克,13-14 2007年3月。
[9] C. DEMANT,B.亚伯施特莱歇尔,P. Waszkewitz,“机器视觉”,柏林:施普林格,2002。
[10] M.海因斯曼F.蓬特莱昂,“融合图像信号,”Technisches MESSEN的,第130-138页,第74卷,第3号,2007年3月。
[11] B. Jahne,“数字图像处理”,柏林:施普林格,2005年。


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