[发明专利]大尺寸工业长管道管壁的外部螺旋锥束CT扫描成像方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸工业长管道管壁的外部螺旋锥束CT扫描成像方法，涉及一种外部螺旋锥束CT扫描成像方法，扫描前将射线源偏转和面阵探测器偏置，使锥形射线束覆盖管道横截面的一侧管壁区域；扫描时转台带动管道绕转轴旋转，同时射线源和探测器沿转轴方向同步升降扫描，获得管壁区域的外部螺旋锥束CT投影数据；通过本发明改进的外部螺旋锥束CT迭代重建算法得到待检测管壁区域的三维图像；本发明利用小尺寸面阵探测器和现有CT机结构实现大尺寸工业长管道管壁的检测，扫描过程易于机械实现，且采用一次螺旋锥束扫描，其检测速度快；管壁的重建图像质量好、分辨率高，易于对管道进行无损评价。

主权项

1.一种大尺寸工业长管道管壁的外部螺旋锥束CT扫描成像方法，待检测管道(2)设置在旋转台(1)上，以旋转台(1)的中心为原点建立直角坐标系，x轴为原点与射线源(4)的连线并且正方向为从原点指向射线源(4)，y轴为沿旋转台(1)横向并垂直x轴的坐标轴，z轴为与旋转台(1)中心轴线重合的坐标轴，将管道放在固定的直角坐标系XYZ中，管道的中心与原点重合，管道的内外径分别为r_in和r_out，在区域外，重建图像的值为零，为管道上任意一点的坐标向量，其特征在于：包括以下步骤：S1：扫描：扫描前待检测管道(2)设置在旋转台(1)上，面板探测器(3)沿y轴方向平移偏置，同时射线源(4)偏转，使锥形射线束沿y轴的张角能够覆盖待检测管道(2)横截面的一侧管壁部分；扫描过程中，使旋转台(1)带动待检测工件(2)旋转，同时使射线源(4)和探测器(3)同步地沿z轴升降，形成以旋转台(1)中心轴线为轴线，射线源(4)到旋转台(1)中心轴线的距离为半径的一个螺旋形扫描轨迹，直至沿z轴扫描完待检测管道(2)，通过扫描和数据采集获得管壁区域的外部螺旋锥束CT投影数据，用于重建管壁图像；S2：管道(2)被检测管壁区域的三维重建：将待重建的管道体数据离散化后得到N维图像向量经过管道区域的扫描射线组成M维投影数据W＝(w_ij)为M×N维投影系数矩阵，其中w_ij表示第j个像素对第i条射线的贡献率；利用改进的外部螺旋锥束CT迭代重建算法，重建管道被检测管壁区域三维图像，包括以下步骤：S21：初始化重建参数；S22：投影到凸集POCS步，使模拟投影和实际投影数据保持一致性，并引入先验信息；S23：图像全变差最小化TVM步，用于使重建图像的全变差达到最小；S24：子区域平均化SA步，用于使重建图像的灰度达到分片常数；S3：显示管道三维重建图像或二维切片图像。