基于圆形感兴趣区域的CT图像快速重建

针对计算机断层成像技术(CT)中的全局重建算法用时长且效率低的问题,提出先对工件进行低分辨率的快速解析法重建,再将感兴趣区域(ROI)可视化,最后采用代数重建法(ART)对ROI进行精细高分辨率算法重建。对固体火箭发动机进行重建的结果表明,该方法相对全局ART重建算法来说,能在保持同等分辨率的情况下节省大量时间,有利于工程实践。     

基于残差网络的刀具图像超分辨率重建

在机床加工过程中，刀具转速高、微细刀具直径较小等因素以及工业相机在机床上安装困难，导致难以获得高分辨率刀具图像，限制了视觉方法在监测上的应用。针对普通相机获得的低分辨率图像，提出了一种基于残差网络的刀具图像超分辨率卷积神经网络。该网络将学习全局残差和学习局部残差两种方法相结合，学习高低分辨率图像对之间的映射关系，对低分辨率图像进行超分辨率重建。为了提高对刀具图像边缘的重建效果，提出一种包含图像边缘信息的损失函数。与双三次插值算法以及典型的超分辨率网络相比，所提出的网络在两项客观图像质量评价指标以及主观评价上的表现均为最佳。     

基于Hermite插值的数字图像相关亚像素位移求解算法

在数字图像相关方法中,传统Newton-Raphson算法（简称N-R算法）通常采用三次样条插值算法获得散斑图亚像素位置的灰度值。而在插值算法中,Hermite插值算法具有更加良好的光滑程度。因此,为了提高传统N-R算法的计算精度,提出一种基于Hermite插值的亚像素位移求解算法。该算法应用Hermite插值函数构建散斑图亚像素位置灰度值,并应用Barron算子计算像素点的一阶灰度梯度;之后应用牛顿迭代算法进行亚像素位移求解。应用真实散斑图的数值变形实验对算法的有效性与计算精度进行了验证。实验结果表明：提出的算法有效提高了传统N-R算法的计算精度且计算稳定性较好。     

小波和插值结合应用于超声图像的超分辨率算法

针对超声图像分辨率较低的缺点,对现有基于小波和插值的图像放大方法进行归纳、总结和分析,提出了一种基于小波和插值的超分辨率图像处理方法,该方法选择合适的小波与插值的结合方式,采用基于区域能量的判定方法,通过适当减少低频子带的比例同时尽可能多地恢复高频子带的方法重建超分辨率图像。通过5种方法对超声图像进行对比试验,结果表明：第5种该方法能有效地提高超声图像的分辨率,对材料感兴趣区域的缺陷检测可起到“探针”作用。     

基于拉格朗日与牛顿算法的无创变形测量

在传统网格法变形测量基础上,提出基于图像匹配技术的无创变形测量方法.对传统的图像匹配算法进行改进,并采用基于拉格朗日插值与牛顿法的算法进行亚像素位移测量,综合应用虚拟网格的思想与数字图像匹配技术来实现位移与应变的测量,并与网格法进行比较.实验结果表明,采用该算法明显地提高了测量精度与速度.     

基于ACT匹配的GMA增材制造熔池形貌三维重建

基于双棱镜折射原理,设计了单摄像机虚拟双目视觉传感系统,系统达到亚像素精度. 标定了左右虚拟摄像机内外参数及其关系,完成了图像对的极线校正. 进一步优化了自适应权重Census变换立体匹配算法(ACT, adaptive Census transform),求取了校正图像对亚像素精度视差. 三角测量法重建了标准圆柱体部分表面形貌. 结果表明,标准件宽度误差优于3.17%,高度误差优于5.83%. 以熔化极气体保护电弧(GMA, gas mental arc)增材制造熔池图像对为例,采用优化的ACT匹配算法求取了熔池图像对亚像素精度视差,基于三角测量法获取了熔池表面三维形貌.     

基于迭代算法的焊接电弧发射系数重建

采用代数迭代重建算法(ART)来恢复焊接电弧等离子体发射系数.开发了ART算法的MATLAB语言计算程序,并通过一个已知的偏置高斯模型验证了该算法的有效性.以一个TIG焊接电弧为例,图像法测量得到电弧光谱强度,利用所开发的ART算法程序重建了发射系数,并将计算结果与常用的Abel逆变换恢复的发射系数进行了比较.结果表明,ART算法的重建精度较高,可用于焊接电弧发射系数的恢复.     

工业CT图像重建的ART算法研究

工业CT是一种先进的无损检测手段。传统的滤波反投影算法（FBP）要求完备的投影数据，而实际检测中往往由于客观原因无法获得完全的投影数据。针对不完全投影的数据重建问题，提出了利用代数重建法（ART）进行图像重建。分析了影响ART算法的重建速度和重建质量的因素，通过仿真实验对两种算法的重建质量进行了比较。结果表明，在投影数据不完备时，ART算法的重建质量要优于FBP算法。     

基于线阵列探测器的多角度平行投影数据及其图像重建算法

针对工业断层CT进行三维结构成像的应用需求,提出了由多角度的平行投影数据重建三维CT图像的TV-ART迭代算法的新实现方法,其中将Chambolle方法推广至三维情形并用于求解CT图像全变差(TV)最小。使用该方法进行TV求解的重建图像的质量优于基于最速下降法或共轭梯度法的TV-ART迭代算法。此外,该方法具有高度并行性,适合在GPU,FPGA等高速并行计算硬件上实现,从而可以大幅提高图像重建速度。在扫描时间相同的情况下,该方法重建的三维CT图像质量优于已有方法,特别是显著提高了CT图像的轴向分辨率。     

基于机器视觉的柴油机缸套尺寸测量

为满足柴油机对缸套尺寸的高精度需求,提出了一种基于RANSAC(随机抽样一致性)拟合缸套亚像素轮廓的内外径尺寸检测方法。根据生产线上工业相机获取的CCD图像结构和灰度的信息特征,该测量方法先采用双边滤波和形态学梯度算法对图像预处理,去除噪声提高对比度;然后在用大律算法(QTSU)和Canny边缘检测算子获取图像边缘的像素级坐标;通过双线性插值算法对像素级坐标进行亚像素的重新定位,获取边缘亚像素坐标;最后采用RANSAC拟合算法对缸套内外径进行尺寸测量。通过仿真与实际尺寸对比,该方法具有更好的定位精度和抗噪性,相比最小二乘法RANSAC检测更可靠。     

X射线机焦点尺寸测量方法的标准分析

比较目前3个典型X射线机焦点尺寸测量方法标准(IEC 60336,EN 12543和ASTME1165)的适用范围、适用对象和条件。详细分析了3个标准中规定的焦点尺寸测量方法原理、测试条件和结果处理方法,重点比较了3个标准中对针孔成像方法规定的内容异同。指出各种不同标准中的方法、适用范围和对象等的差异,为广大用户全面了解各种焦点尺寸测量方法及差异,根据测试目的和要求选取适当方法提供了参考和依据。     

微焦点X射线CT及其在无损检测中的应用

工业微焦点CT的X射线源焦点尺寸<5μm,成象分辨力明显优于常规焦点CT。介绍如何提高微焦点CT的图象质量,及其在无损检测中的应用。     

基于EMD的CT多分辨率重建

提出了基于经验模态分解（EMD）方法进行CT多分辨率重建。该方法利用了EMD方法自适应滤波的特性,以及CT重建过程的线性性质。将投影数据进行EMD分解后,对得到的内蕴模态函数（IMF）层进行特征选择和组合。由于每一IMF分别代表了信号的不同特征尺度,对IMF或IMF的组合进行重建就能直接得到不同的图像特征,从而实现CT多分辨率重建。试验结果表明,基于EMD的CT多分辨率重建,能够在重建的同时直接获取重建图像的多种特征。     

工业CT系统密度分辨率的影响因素

密度分辨率是CT系统性能的重要参数,噪声级别影响着CT系统的密度分辨率并与之存在弱正相关性,而电压、电流和重建范围等工艺因素直接影响CT系统的量子噪声。采用圆盘法来研究不同工艺因素对工业CT系统密度分辨率的影响。在此基础上,探讨在相同功率下,使用工业CT系统测试不同材料(铝合金、钛合金或有机玻璃)时达到最佳密度分辨率时的扫描参数。     

投影数对ART算法重建质量的影响

针对不完全投影数据的重建问题,提出了利用代数重构技术（ART）算法进行图像重建。分析了投影数对重建线性方程组解的影响,在此基础上通过仿真试验具体研究了不同投影角数和不同射线数对重建质量的影响。试验结果表明,增加每个角度下的射线数可有效提高重建质量,在射线数保持不变时,选择合适的投影角数能够获得较好的重建质量。     

基于主成分分析法的X射线焊缝缺陷图像增强与分割算法

为提高X射线图像缺陷自动识别的能力与图像分割的效果,提出了一种基于主成分分析法的X射线焊缝缺陷图像增强与分割算法。该算法首先通过计算图像的协方差矩阵特征值与其对应的特征向量,并根据特征向量分布,选择感兴趣区域即图像中的焊缝部分,从而减少图像处理的计算量;其次通过分析特征值累计百分比和试验结果,筛选出最佳的特征向量,对图像进行基于主成分的重构;最后采用Otsu阈值分割法,对重构后的图像进行分割。试验结果表明,该算法在对比度低、噪声严重的X射线缺陷图像分割中有很好的应用效果。     

Targeted reconstruction with differential planar computed tomography

In computed tomography, targeted (or zoomed) reconstruction is usually used to achieve high-resolution reconstruction to a small region-of-interest (ROI). This paper reports a novel targeted reconstruction method based on the recently developed differential planar computed tomography technology. With the central-slice sinogram of scanning a planar object, the primary orientation of the object is first determined for the first projection. Then by identifying the dimensions of the ROI and its offsets to the centre-of-rotation (COR), the targeted reconstruction matrix is defined, which just covers the ROI and follows its initial orientation at the scan start time. By scanning and reconstructing a small planar ROI soldered on a large planar substrate, we demonstrate the advantages of the proposed method over traditional CT, including the smaller reconstruction size and less computation time, high-resolution reconstruction and good-orientated CT image for subsequent de-layering and visualization.     

Gap width determination by microfocus X-ray film radiography coupled with microdensitometry of the image

Microfocus X-ray film radiography was applied to image submillimetre gaps formed by an accurate micrometer. Optical density profiles of the images were measured by a microdensitometer. Gap widths as well as the focal spot size were determined. Measured width results were compared with true values and the agreement is of the order of 2% for gaps in the range of 0.05 mm to 0.20 mm.     

一种基于时空MRF的工业CT图像序列分割方法

提出了一种基于时空马尔科夫随机场的工业CT图像序列分割算法。此算法根据工业CT图像序列信息连续性的特点,建立时空Markov随机场,并且构造相应的混合高斯统计模型能量函数,利用条件迭代算法（ICM）实现最大后验概率（MAP）估计。仿真试验表明,该方法能够较好地实现工业CT图像序列的分割。