数字化射线扫描成像中的图像评价与控制初探

数字射线技术正获得越来越广泛的应用,并成为射线检测技术的发展趋势。但目前有关数字射线技术的标准对于图像质量控制方面的规定还相对简单,难于进行有效的质量控制,因而在实际检测中可能出现较大的随意性而影响检测结果评判。使用互补金属氧化物半导体(CMOS)线阵列射线探测器与阶梯试块进行射线检测实验,得到了不同厚度所对应的灰度图像,测试了影像对比度,同时分析了图像的信噪比和检测灵敏度。通过对实验结果的综合对比分析,提出了数字化射线检测图像质量控制措施。     

多能谱X射线成像技术及其在CT中的应用

随着探测器技术的不断发展,具有能谱分辨能力的光子计数探测器成为人们研究的焦点,并在X射线成像领域开始得到应用.使用该种探测器,可以将具有较宽能谱分布的X射线分为不同的能区分别进行计数,获得详细的能谱信息及不同能量射线的衰减信息,由此引出了"多能谱成像"的概念.本义介绍了近些年来光子计数探测器技术的发展及其在X射线成像中...     

锥束扫描三维CT及其工程应用

目的介绍了作者基于非晶硅面阵探测器开展的3D-CT(Three dimensional Computed Tomography)及基于ICT(Industrial Computed Tomography)的逆向工程技术(RE-Reverse Engineering)研究.方法与资料利用具有高分辨率、高灵敏度、高动态范围的非晶硅面阵探测器,开展锥束扫描3D-CT研究,采用Feldkamp型三维重建算法,即利用锥束射线回转扫描得到的二维数字投影序列重建被扫描区域的断层图像.在小锥角情况下,重建质量可以与二维CT相媲美;对三维重建得到的CT图像进行相应的图像、图形处理,获取实物内外表面轮廓数据,并将其输入CAD设计平台,逆求出实物原型的CAD模型.结论 320KV和9MeV高、低能射线下的重建指标:空间分辨率为2.0~3.0Lp/mm;密度分辨率为0.3%;基于3D-CT的RE技术对于各种复杂结构的快速原型制造、技术破译、改型设计提供了有力的手段,有着十分重要的应用价值和广泛需求前景.     

影响X射线数字成像系统分辨率的因素分析

X射线数字成像系统广泛应用于工业无损探伤领域,其分辨率是整个系统最重要的技术指标,直接决定了系统的检测精度和适用范围.本文以构成成像系统的各个组成部分为出发点,详细剖析了每一个组成部分自身的分辨率以及构成整个系统的分辨率,并将它与系统放大率的关系绘制成函数曲线.最后,以电子工业中BGA器件焊点的X射线自动检测系统为例,...     

板状构件X射线层析截面重建方法与实验

为了实现对板状构件的截面重建与缺陷检测,建立了X射线层析截面重建系统。对该系统的成像方法、重建精度、层析截面重建算法等进行研究。首先,提出并论述了采用特殊的成像方式获取X射线透视图像实现分层摄影功能的方法和层析截面重建原理。接着,对上述成像系统进行重建精度分析和运动系统校准。然后,根据上述成像方法获取已知形状检测工件的透视图像,并根据校准结果进行修正,对获取的图像按层析截面重建方法进行重建实验。最后,根据实验重建结果,进行仿真实验并优化重建参数。实验结果表明：探测器旋转步进角为0.5°时,重建图像伪影减小,使用S-L滤波器后,轮廓边缘更为清晰。该层析截面重建方法能有效重建X射线最大入射角内的信息,增大入射角并适当调整检测物角度,可获得清晰的截面图像。     

小型工业CT检测系统

系统简介IPT系列小型工业CT无损检测系统是一种新型三维辐射成像产品。它通过测量在不同的方位角下X射线穿透被检测工件后的投影强度,计算出工件横截面上的衰减系数分布,转换成像屏显示的断层成像。其优势在于三维空间成像、定位,是绝对尺寸和成像物理量绝对值的测量。它涵盖了清华大学在直线加速器、核探测器、核电子学、核信息处理等研究领域最前沿的科研成果。该系统能消除传统射线透视成像所形成的影像重叠问题,可检测出各类大小型复杂工件内部的微小缺陷。广泛用于航天、航空、工业品等制造业。系统参数环境温度:5~35℃环境湿度:≤8…     

带保温层管道腐蚀状态的X射线检测方法研究

随着无损检测技术的飞速发展,X射线实时成像技术获得了广泛的应用.本文论述了带保温层管道的X射线实时成像检测方法,重在对管道腐蚀缺陷深度如何定量的实验方法研究,和管道缺陷处厚度与图像灰度的数学模型建立,从而对管道腐蚀厚度进行定量,管道缺陷的定量研究有助于管道安全运行的评价和隐患问题的及时发现.     

图像分辨率测试卡的结构与标准

分辨率测试卡是客观描述射线实时成像检测系统分辨率和实时成像检测图像分辨率(包括射线照相底片分辨率)质量指标的重要器具,本文概述了图像分辨率测试卡的结构和正在制订的<射线透视检测用分辨率测试卡>行业标准进展情况.     

一种用于小体积偏置探测器锥束CT系统的反投影滤波重建算法

在传统的CT系统中,系统的硬件成本和计算量都是非常巨大的.本文深入分析了一种利用偏移放置的面阵探测器的锥束CT系统,在这种系统中X射线束仅仅覆盖被扫描物体的一半体积,投影数据在探测器方向上是截断的,探测器尺寸和投影数据量都减少为传统CT系统的一半.在这种扫描方式下,现有的重建方法是首先利用重排算法获得180度范围内的平行束投影数据,然后再利用滤波反投影(FBP)算法重建出物体的三维图像.但是重排算法不可避免地会引入误差,降低重建图像的空间分辨率.本文提出了一种反投影滤波(BPF)形式的直接反投影重建方法,该方法不需要对投影数据重排,直接反投影滤波重建出最终的图像.因此,该算法在数学上更简洁,计算速度更快,能够更多地保留重建图像的高频信息.最后,数值模拟实验结果验证了该系统和重建算法能够获得高质量的CT图像.     

基于MCNP对CT系统中探测器材料性能的研究

探测器是辐射成像系统中的关键器件之一,探测器的性能优劣和成像系统的最终指标关系密切,因此在做成像系统设计时关于探测器的物理计算足非常关键的内容.本文利用MCNP模拟了3种闪烁体材料的性能指标(粒子探测效率,能量沉积率,有效沉积因子)是设计高能辐射成像系统的基础工作之一,具有借鉴意义.     

Full‐waveform based microseismic event detection and signal enhancement: An application of the subspace approach

Microseismic monitoring has proven invaluable for optimizing hydraulic fracturing stimulations and monitoring reservoir changes. The signal to noise ratio of the recorded microseismic data varies enormously from one dataset to another, and it can often be very low, especially for surface monitoring scenarios. Moreover, the data are often contaminated by correlated noises such as borehole waves in the downhole monitoring case. These issues pose a significant challenge for microseismic event detection. In addition, for downhole monitoring, the location of microseismic events relies on the accurate polarization analysis of the often weak P‐wave to determine the event azimuth. Therefore, enhancing the microseismic signal, especially the low signal to noise ratio P‐wave data, has become an important task. In this study, a statistical approach based on the binary hypothesis test is developed to detect the weak events embedded in high noise. The method constructs a vector space, known as the signal subspace, from previously detected events to represent similar, yet significantly variable microseismic signals from specific source regions. Empirical procedures are presented for building the signal subspace from clusters of events. The distribution of the detection statistics is analysed to determine the parameters of the subspace detector including the signal subspace dimension and detection threshold. The effect of correlated noise is corrected in the statistical analysis. The subspace design and detection approach is illustrated on a dual‐array hydrofracture monitoring dataset. The comparison between the subspace approach, array correlation method, and array short‐time average/long‐time average detector is performed on the data from the far monitoring well. It is shown that, at the same expected false alarm rate, the subspace detector gives fewer false alarms than the array short‐time average/long‐time average detector and more event detections than the array correlation detector. The additionally detected events from the subspace detector are further validated using the data from the nearby monitoring well. The comparison demonstrates the potential benefit of using the subspace approach to improve the microseismic viewing distance. Following event detection, a novel method based on subspace projection is proposed to enhance weak microseismic signals. Examples on field data are presented, indicating the effectiveness of this subspace‐projection‐based signal enhancement procedure.     

编码激励用于岩石物性超声成像的仿真

数字编码技术在雷达、医学等方面广泛成功应用使得将其引入地震探测中成为可能。本文为将数字编码技术引入地震探测中,进行了岩石物性成像仿真实验。首先讨论了编码超声成像原理,分析了编码技术的规律和特点。其次通过激励Golay码,利用FieldⅡ软件包进行了岩石物性超声成像的仿真,并比较了仿真结果的成像分辨率。结果表明,编码技术是提高超声成像质量的有效方法。结果可用于指导野外编码地震探测。     

中国地震科学台阵流动观测现状及进展

地震科学台阵是由一定数量的地震仪组成,并根据具体研究目的布设成一定几何形状的地震观测系统。随着地震观测技术的发展与进步,探测能力的提高,大规模流动地震科学台阵观测将成为高分辨率深部结构成像的重要手段和发展方向。本文主要阐述了开展流动地震科学台阵观测的重要性,介绍了国内外流动地震科学台阵观测现状以及差距,并针对我国目前流动地震观测技术,提出了要加强我国流动地震科学台阵观测平台和人才队伍建设,提高深部结构探测成像的精度,增强对深部孕震环境和地震发生机理的认识水平,为社会防震减灾事业服务。     

3D laterolog array sonde design and response simulation

A new three-dimensional laterolog array sonde (3D-LS) is presented. The 3DLS is based on existing high-resolution laterolog array and azimuthal resistivity imaging sondes with radial, longitudinal, and circumferential detection abilities. Six investigation modes are designed using the 3D finite-element method and different investigation depths are simulated based on the pseudo-geometrical factor of the six modes. The invasion profile is described using multi-array radial logs. From the analysis of the pseudo-geometrical factor, the investigation depth of the 3D-LS is about 1.5 m for conductive invasion, which is close to that of the dual laterolog tool but greater than that of the highly integrated azimuthal laterolog sonde. The vertical and azimuthal resolution is also analyzed with the same method. The 3DLS can detect low-resistivity anomalies of 0.5 m thickness and 15° around the borehole for infinitely thick formations. This study lays the foundation for more work on 3D laterolog array sonde for evaluating low-resistivity anomalies.     

DEPTH OF DETECTION OF BURIED CONDUCTIVE TARGETS WITH DIFFERENT ELECTRODE ARRAYS IN RESISTIVITY PROSPECTING1

Depth of detection of a target can be defined as that depth below which the target cannot be detected with a given electrode array assuming that the minimum detectable anomaly is 10%. Following this definition, physical modelling was carried out to determine depths of detection of conductive targets of limited lateral extent such as a vertical sheet, a horizontal cylinder and a sphere (infinitely conducting). It is seen that the two-electrode array has the greatest depth of detection followed by the three-electrode array, while a Wenner array has the smallest depth of detection, when the array spread is in-line (i.e. perpendicular to the strike direction). On the other hand, the depth of detection with a Wenner array improves considerably and is almost equal to that of the two-electrode array when the array spread is broadside (i.e. along the strike direction). With an increase in the depth extent of the vertical sheet from 10 to 20 times its thickness, there is an increase in the depth of detection with all arrays except for the three-electrode array when the array spread is in-line, and with the Wenner array when the array spread is broadside.     

9 MeV工业CT系统下一种简单的 线衰减系数测定方法

在考虑选择射线源能量、计算射线源的穿透能力或研究材料屏蔽性能时,被检测材料的线衰减系数是一个重要参数。本文基于9 MeV工业CT系统,提出一种简单的线衰减系数测定方法,对CT检测工作中常见的铝（Al）、钨（W）和钢（Fe）材料进行线衰减系数的测定。首先,选取不同厚度的金属材料,分别放置于探测器与射线源之间,使中心射束垂直透过金属材料;然后分别读取不同厚度金属材料下探测器通道的示数,通过线性拟合计算出被检测材料的线衰减系数;最后将测定结果与文献和NIST数据库中的结果进行比较。结果表明,通过实验测定的三种材料的线衰减系数比较准确,实验结果可用于相同材料的CT检测中,也可采用本文方法计算其他材料的线衰减系数。      

扇束CT探测器偏转的重建图像伪影校正

对于CT扇束扫描,射线源焦点与被测工件旋转中心的连线不垂直于探测器所在直线时,采用标准的滤波反投影重建算法重建出的图像会存在伪影,降低图像质量。本文基于经典滤波反投影重建算法理论,分析了此类伪影形成的原因,给出了利用投影原始数据（正弦图）计算校正算法所必需的几何参数的方法。本方法无需专用模体,不必进行二次扫描,方便、快捷并有效。计算机仿真及实验结果证明本方法的有效性。