基于标定量具的快速锥束CT几何校准方法

锥束CT的几何参数不准确会导致重建图像出现伪影,影响分析与判断。为快速可靠地获取锥束CT的几何参数,提出了一种基于标定量具的锥束CT几何参数校准方法。标定量具的基本结构为有机玻璃管内置金属细丝,外嵌金属球;通过获得量具一定幅数的单圆轨迹扫描投影,并将得到的投影图像进行叠加,根据叠加图像的对称特性,进行对称轴拟合,所得对称轴即为旋转轴投影,通过金属球轨迹与旋转轴交点的比例关系求得射束中心的坐标;最后,利用量具平移一定距离后的投影,结合量具外轮廓直径和投影的几何关系,计算出源到旋转中心及探测器的距离。实验结果表明,该方法可以获得可靠的锥束CT几何参数,具有校准速度快、鲁棒性强的特点。     

基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法

提高锥束CT大锥角圆轨道扫描下的重建图像质量一直是CT成像技术的重要研究方向。分析了圆轨道扫描下Radon空间的Z向数据缺失特点和FDK算法的灰度下降规律,提出了一种基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法。该算法无需重排,只需利用投影数据获取重建物体的最小包围盒,并根据其内接椭球的大小和空间位置自动生成三维加权函数,在反投影阶段加入该加权函数即可实现。该算法不会引入其他伪影,计算量增加很小,并且在中心层与FDK算法等价。仿真扫描实验表明,该算法显著提高了FDK算法的准确性,减小了锥角伪影。     

TATB造型粉颗粒单轴压缩力学性能

为掌握三氨基三硝基苯（TATB）造型粉颗粒力学性能,设计了一种适用于X射线微层析成像系统的原位微米力学加载装置,利用X射线微层析成像技术对颗粒细观结构特征进行了无损表征,采用Hertz法向接触模型对单个造型粉颗粒力-位移关系进行了研究,获得了单个TATB造型粉颗粒的杨氏模量、屈服点、接触刚度、破坏荷载等力学参数与颗粒外形、孔隙形态、孔隙分布等结构特征。结果表明,单个TATB造型粉颗粒准静态法向压缩过程表现出弹性变形、弹-塑性变形与破坏崩塌三个阶段,颗粒内部尺寸小且空间结构分散的孔隙在颗粒变形过程中基本不发生变化,颗粒内部尺寸大且平行于加载方向的片状孔隙显著降低颗粒破坏强度,颗粒内部结构的差异对其压缩力学性能影响较大。     

PBX代用材料损伤演化原位CT研究

为探究单轴压缩下高聚物黏结炸药(PBX)的损伤演化行为,利用计算机断层扫描(CT)技术对单轴压缩过程中的PBX代用材料进行了原位扫描,获得了不同载荷下试件的原位CT图像。通过分析CT图像的灰度得到了加载过程中试件灰度均值的变化规律,利用数字体积相关(DVC)方法获得了试件内部三维位移场与应变场,结合数字图像相关(DIC)方法与试件表面灰度分析,明确了加载过程中PBX代用材料试件应变变化规律及表面裂纹扩展过程。结果表明,CT图像灰度均值是揭示材料中小于CT分辨率微小损伤变化的重要指标;试件内部应变场及表面灰度变化可以表征加载过程中材料损伤的积累过程。     

PBX稀疏CT投影PICCS图像重建算法

为了解决CT检测高聚物粘结炸药时,传统的滤波反投影重建算法(FBP)需要采集大量投影导致检测效率低以及从不完备投影重建图像噪声大、伪影严重、细节模糊等问题,选取稀疏投影CT扫描方式提高检测效率,采用先验图像约束的压缩感知重建算法(PICCS)抑制噪声,减少伪影,利用准静态单轴压缩三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物黏结炸药(PBX)的损伤试件验证采用的CT扫描方式和重建算法,并将完备投影集FBP重建结果与稀疏投影集联合代数重建算法(SART)、PICCS两种算法重建结果进行主观和客观的对比评价。实验结果表明,PICCS用1/3稀疏投影集重建结果与完备投影集FBP重建结果相近,在满足对检测物体缺陷和内部结构观察、判断的前提下可以提高2倍左右检测效率,而且与SART重建图像相比,PICCS重建的图像伪影少,噪声小,细节清晰。     

造型颗粒统计特征参量CT量化表征方法

为了量化表征造型颗粒结构统计特征参量，基于显微CT、图像处理与统计分析技术开展了造型颗粒统计特征参量表征方法研究，利用该方法对TATB基造型颗粒统计特征参量进行表征并用筛网筛分实验对表征结果进行了验证，对表征结果的稳定性和重复性进行了评估。结果表明，该方法可实现对造型颗粒粒径、形貌、孔隙、密度、堆积特性的量化表征，TATB基造型颗粒的粒径与球形度分别近似服从指数高斯和韦伯分布，本征密度1.35 g·cm^-3，可见孔隙率2.3%(空间分辨率14.3μm)，体积分数0.69。评估实验表明该方法具有较好准确性，表征结果具有较好的稳定性和重复性，粒径表征结果与筛网筛分结果相符，主要统计特征参量在不同时间段的测量结果相对偏差小于1%，形貌和孔隙特性表征结果受样品堆积状态影响相对较大。     

基于CT图像序列的围压TATB基PBX冲击损伤特性

为研究高聚物黏结炸药(PBX)在冲击载荷作用下损伤特性,以分离式霍普金森压杆(SHPB)对TATB基PBX进行了动态冲击实验,利用X射线显微层析成像(X?ray Micro?computed tomography,X?μCT)进行了损伤观测表征,基于CT图像序列并结合数字图像处理算法,对损伤裂纹进行了提取与三维重构,并提出一种基于CT图像序列的缺陷体积占比的损伤变量评价方法,对不同子弹冲击速度作用下的损伤变量值进行了计算。结果表明,损伤裂纹沿着与端面约为60°方向由两端向中间延展,裂纹整体呈"沙漏"分布特征,且随着子弹冲击速度增加,裂纹延伸方向基本保持不变,由于炸药初始损伤的存在,损伤变量值并不一直增大,而是先减小再增大,后呈急剧增大趋势。