[发明专利]基于CT图像的小间隙精确测量方法

说明书

技术领域

本发明属于无损检测应用领域，具体涉及一种基于CT图像的小间隙精确测量方法。

背景技术

随着科技的不断发展和进步，人们对金属产品的质量、可靠性以及使用寿命要求越来越高。把产品的质量作为第一要素，不仅是科技向前发展的基础，更是企业的生命，因此，一个好的质量体系是精密制造行业不可缺少的环节。目前，在工业发达国家和地区，无损检测已成为与材料、设计、制造（工艺）相并列的四大关键技术之一。

基于上述因素，为了满足客户的需求，企业必须严格控制产品的质量，而这就需要对无损检测的检测水平提出更高的要求。目前，工业CT被认为是最佳的无损检测手段之一，对小间隙宽度进行精确测量已经逐渐成为工业CT技术应用的一个重要方面。

然而，目前对于亚像素级的小间隙宽度测量国内外几无报道，国外文献报道的所谓小间隙测量的相关研究均是基于图像的处理，通过从模糊的图像中提取间隙特征的边界，最终获得间隙的宽度。但这些研究无一例外是对像素级的小间隙宽度进行测量，并非是亚像素级。另外，国内文献还报道有人采用了脊波变换的方法对CT图像亚像素级的小间隙宽度进行测量，其主要做法是，先对小间隙进行间隙边缘提取，然后通过一个收缩因子使测量结果回归到亚像素级。然而，该种方式的测量精度并不高，误差高达2mm以上，根本无法满足小间隙的精确测量需求。

综上所述，对目前CT图像亚像素级小间隙宽度的测量方式进行改进，便成为本领域技术人员重点研究的内容之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CT图像的小间隙精确测量方法，主要解决现有的CT图像亚像素级小间隙宽度的测量方式存在测量结果精度低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于CT图像的小间隙精确测量方法，包括以下步骤：

（1）将待测样品放置到9MeV高能工业CT机的装夹平台上，使间隙面垂直于水平面，并调节工业CT机的系统参数，使得其上的准直器宽度与高度均调节到0.8～1mm；

（2）利用9MeV高能工业CT机对待测样品进行断层扫描，获取样品中的间隙的CT图像；

（3）选取滤波值为350～400、饱和值为2.5～3、阈值为3～4，对所需测量的CT图像的投影数据进行重建；

（4）调整CT图像，使间隙特征为竖直方向；

（5）获取断层图像重建后任意一行的图像灰度数据，并找出该行中图像灰度值的最小点，然后以该点为中心，选取出像素大小为30×100的矩形区域；

（6）计算所选矩形区域的间隙平均值，获得待测样品小间隙宽度的亚像素级测量结果。

作为优选，所述步骤（1）中待测样品的材质为铝、钢或钨合金。

再进一步地，在对待测样品进行断层扫描之前，还对其进行DR扫描。

具体地说，所述步骤（4）中，采用扇束卷积反投影算法对投影的数据进行重建。

作为优选，所述步骤（4）中，选取的滤波值、饱和值和阈值分别为400、3和4。

本发明的设计原理在于：在工业CT成像过程中，由于点扩展函数的影响，小间隙所处的特征区域尺寸会变大，即在间隙处的CT值曲线发生了宽化，但此宽化效应不影响CT值的积分，因此，可以将工业CT图像看成是物体分布函数和有关模糊函数（点扩展函数）卷积的结果。基于该理论分析，本发明通过加工梯度间隙待测样品、对待测样品进行断层扫描、CT图像重建、间隙区域选取（30×100矩形区域）及小间隙宽度测量等步骤，即可对CT图像的小间隙进行精确测量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明由从事无损检测工作多年的高级工程师研究和设计，通过理论分析和实践相结合，完美地实现了CT图像小间隙宽度的亚像素级测量，其测量结果误差非常小，精度可达到20μm，并且耗时短、重复性好。本发明通过采用一种全新的测量方式，突破了现有技术的束缚，实现了重大的创新，填补了CT图像亚像素级小间隙宽度精确测量几近空白的领域。

（2）本发明在对梯度间隙样品进行断层扫描之前，还对其进行DR扫描，方便了断层扫描时样品的准确定位，进一步确保了测量结果的精度。

（3）本发明在选取间隙区域之前，还对CT图像中间隙的方向进行了调整，使其处于竖直方向，从而不仅方便了间隙区域的选取，而且还便于测量。

（4）本发明构思严谨、设计巧妙，并且易于实现，因此，其具有广泛的应用前景，非常适于在无损检测领域、特别是CT图像小间隙宽度亚像素级测量中大规模推广应用。