正交直线扫描CL系统几何偏差校正方法研究

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正交直线扫描计算机分层成像(OTCL)是一种针对板状类构件的检测技术,该方法在与构件平面平行的平面上、从两个正交方向对检测对象进行相对直线扫描获取数据信息并重建图像,能够实现对检测对象两个正交方向的高分辨率成像,具有易于实现、分辨率高、成像质量好等优势。OTCL成像需满足理想的几何关系,即载物台旋转角度等于90°,且载物台旋转中心位于射线源焦点和探测器阵列中心的连线上。实际系统的两种几何参数偏差会导致CL图像伪影,影响图像的质量。本文针对OTCL系统的两种几何参数偏差校正问题进行深入研究,主要研究工作如下:(1)针对系统中的两种几何参数偏差,本文严格推导了理想几何关系的OTCL系统和存在几何偏差的OTCL系统之间的区别,阐述了几何偏差对待重建点投影坐标的影响,开展了仿真实验,分析了不同几何参数偏差对重建结果的影响程度。(2)提出了一种基于点模型的几何参数偏差标定方法。利用校正模体,公式推导校正模体上特征点与投影图像中投影点之间的几何关系,获得求解系统几何参数的解析表达式,标定系统的几何参数。开展仿真实验,验证了点模型标定系统几何参数的可行性和正确性。(3)在获得系统几何参数的基础上,将载物台偏差等效转换为射线源和探测器的平移和旋转,采用修正几何参数偏差的SIRT算法对投影数据进行重建,从而减少图像混叠和伪影,提升重建结果的质量。仿真实验表明,本文方法能够有效校正几何参数偏差。(4)利用实际OTCL实验系统,开展实际扫描实验研究。在实际情况下,本文方法单独标定一种偏差或标定两种偏差都是可行的。由于实际系统中同时存在两种偏差,只校正某一种偏差无法完全消除图像错位和伪影;使用本文方法综合校正两种偏差之后,重建图像中的伪影明显减少,图像质量明显提高,满足实际应用需求。论文从OTCL成像原理出发,以校正几何参数偏差为目标,探究了OTCL系统中两种几何偏差的标定和校正方法,进行了仿真和成像实验研究。论文的研究成果对提高OTCL系统重建图像质量有一定的理论意义和实践价值。
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