大型工业CT中的三维显示与交互检查技术

介绍了三维显示和交互检查技术在大型工业CT图像检查中的应用，总结了目前工业CT三维图像显示领域主要应用的面绘制和体绘制方法，并分别对这两类主要的绘制算法进行了评价，重点对工业CT多断层图像数据三维显示的各个技术细节进行了具体的分析，并总结了大型工业CT图像检查分系统方案设计中存在的技术难点。     

三维重建技术在工业CT中的应用

用图像的三维重建技术,实现连续断层CT图像的三维可视化是近年来国内工业CT领域内的-个重要研究方向.用三角面片连接轮廓线方法,实现了连续等间隔工业CT图像的三维重建,获得了扫描物体的三维立体显示图像.通过计算机交互操作,实现多角度、多方位观察物体,无损测量物体三维参数等功能.利用重建出的三维图像,检测人员可以获得物体更多的空间结构信息,从而提高无损检测的方便性和准确性.     

工业CT三维可视化系统设计与实现

在系统分析的基础上，给出了针对工业CT的三维可视化系统体系结构设计与实现，对关键的交互速度问题提出了自适应精度法解决方案，并对未来研究提出了方向。     

MATLAB编程实现连续断层工业CT图像的三维重建

工业CT图像的三维重建是无损检测领域的重要组成部分.应用MATLAB编程,对连续多层工业CT图像进行了三维重建,获得了具有较好立体感显示的三维图像,通过对三维图像的剖切、透明等显示,可以观察到物体的内部结构,得到了更直观和丰富的物体检测信息.     

大型工业CT流水线图像重建

大型工业CT中，采用等角度扇形束扫描，为达到高分辨率，需要在每个投影下微动探测器。多次采集数据。为了节省成像时间，设想让重建计算和数据采集同时进行，称为流水线图像重建法。研究了这种 水线图像重建方法，并与传统方法的效率进行了比较。     

核事故应急演练培训仿真系统设计与应用

为解决核事故应急演练中辐射场不可见、潜在的辐射风险、多工种参与人员众多等问题，本文提出了一种基于特征重要性的自适应光线投射三维核辐射场可视化方法。采用三维仿真引擎Unity3D研发了核事故应急演练培训仿真系统，通过ShaderLab编程实现百万网格数量级的核辐射场的三维可视化，基于有限状态机实现了多工种人员协同作业演练仿真等功能，系统帧率60帧左右，可满足实时交互需求。以放射源失控事故为案例，真实还原了核事故应急演练中的作业模式及处理流程，为保障人员辐射安全、丰富培训手段、降低培训成本提供了支持。     

工业CT图像的三维重建

工业CT图像三维重建是近年来工业CT技术研究的热点之一,将二维断层图像数据直接堆垒起来,结合阈值分割、线性内插等方法,获得了直观性较好的三维工业CT图像。通过对重建图像进行旋转、截取等操作,获得了不同方向、不同部位的三维图形。这种简单、快速的重建方法对更复杂的工业CT图像三维重建具有重要的指导意义。     

伪彩色数字高程模型在工业CT断层图像检查中的应用

在工业CT断层图像缺陷检测应用中，提出了将数字高程模型DEM与伪彩色技术一起应用于二维灰度图像缺陷检测领域的算法流程。应用该算法流程，能够充分利用CT断层灰度图像信息，获得清晰的视觉检查效果，从而大大增强了系统检测缺陷的能力。在大型工业CT图像重建与检查分系统中采用该算法流程已经取得了较为理想的效果。     

基于微焦点CT的三维裂纹扩展分析

采用高频疲劳试验机进行了2A50锻铝缺口试样三点弯曲试验,对不同扩展阶段的表面裂纹进行了SEM对比分析。通过微焦点CT对裂纹进行了三维重建,三维可视化结果直观显示了裂纹的尺寸、位置和形态分布。通过相邻两个阶段二维CT图像的灰度、裂纹前沿位置分析裂纹扩展行为特征,结果表明,裂纹扩展不规则。分别将两个阶段的裂纹体进行投影得到了投影图像,对比后可观察到新的裂纹扩展区域,并得到了两个阶段的裂纹扩展前沿分布曲线。通过两个阶段的裂纹体三维分析得到了裂纹前沿扩展增量三维分布。     

小型静态CT用多焦点X射线源电子束偏转系统研究

第5代全静态电子束CT（EBCT）能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏转系统是静态CT成像多焦点射线源的关键技术之一。本文基于麦克斯韦电磁场相互作用理论,探讨了电子束在均匀磁场、小偏转角、近轴区域内的散焦、畸变及灵敏度特性,研究了影响电子束扫描系统焦点位置重复精度的物理参数及电子束在靶平面上的扫描偏转量与偏转线圈电流的线性关系。并设计、加工制作了一种小型高精度多焦点X射线的电子束偏转扫描系统,实验采用直径0.1 mm标准针规电子束扫描DR投影图像序列,验证了电子束偏转系统有良好的偏转线性,偏转量正比于O点的磁场强度,而与电子束的位置等初始条件无关。实验通过电子束偏转系统控制电子束偏转扫描,获得了熔断式保险管（Ø100 μm）的250个 X 射线视角投影,完成了第5代全静态三维CT重建图像。     

巨大长型物体的双直线扫描断层成像

本文从实际应用背景出发，对直线源轨迹的扇束重建公式进行了简单推导，给出了相应的计算机模拟结果，同时根据实际情况提出了双直线轨迹的图像重建公式，最后将此算法推广到三维锥束图像重建，克服了传统三维图像重建中在锥角处误差很大的缺点。     

基于电子束扫描阵列微焦点射线源的倒置结构Micro-CT成像研究

倒置几何结构CT成像系统理论上具有扫描视场大、图像信噪比好、锥束伪影小等优点,但其多焦点、稀疏角的扫描模式亦会带来投影数据截断、稀疏和局部数据冗余等问题。本文利用电子束扫描阵列微焦点射线源和高分辨率小面积探测器等构建了一种新型高分辨率、大视场的倒置几何结构Micro CT实验系统(IG Micro CT)。针对该系统多焦点、稀疏角扫描模式下的投影数据截断和稀疏等特点,提出一种图像先验约束的全变分正则化SART迭代CT图像重建算法。首先通过仿真实验对图像重建算法进行了验证,并对阵列微焦点数量、旋转扫描分度数量等扫描参数进行优化,最后在IG Micro CT实验系统上获得了高分辨的Micro CT测试图像。实验结果表明,本文提出的算法适用于IG Micro CT系统,解决了投影数据截断、稀疏采样和局部数据冗余带来的条状等伪影问题,并验证了IG Micro CT这种新型成像方式的可行性。     

射线源的定位精度对工业CT图像质量的影响

通过仿真试验,研究了工业CT中射线源的定位精度对CT图像质量的影响,得出了对工业CT系统有参考价值的设计参数,并在实验样机上获得了较好的工业CT图像.     

基于CSG的堆芯蒙特卡罗输运模型可视化转换技术研究

为了提高堆芯蒙特卡罗精细输运计算模型（简称MC计算模型）的三维可视化分析效率，在充分调研目前MC计算模型三维可视化工具发展现状的基础上，通过对不同类型几何模型的特点，以及构造实体几何（CSG）模型的描述方法进行分析，提出了一种堆芯精细MC计算模型的自动三维可视化转换方法，并对可视化转换过程涉及到的CSG模型到边界描述（BREP）模型转换、BREP模型网格离散和CSG模型转换效率优化等关键技术进行了深入研究。测试结果表明，提出的MC计算模型自动三维可视化方法在功能和效率方面均能满足工程使用需求。      

一种工业CT散射校正的新模型

建立了第三代CT扫描过程中理想的散射模型；针对^60Co集装箱（大型客体）CT检测系统的特点，得到了简化模型；通过实验测得模型参数，并验证了基于这种简化模型的散射校正对匀质圆盘客体的图像重建效果。     

环形移位悬浮存储器体系并行处理结构快速三维CT图像重建实…

ＣＴ图像重建是一种运算量很大的数据处理过程。特别是三维ＣＴ，其巨大的运算量成为该技术发展的主要障碍之一。采用并行处理技术提高运算速度被公认为是解决这一问题的最好途径。本文具体介绍了采用多处理器并行处理技术实现三维ＣＴ高速图像重建的“环形移位悬浮存储器”并行图像重建系统ＰＩＲＳ－４的体系结构和硬件、软件设计，包括系统结构与配置、交叉开关网络的设计以及控制模块的硬件细节，系统工作流程、卷积反投影图像重     

环形移位悬浮存储器体系并行处理结构快速三维CT图像重建实验系统

ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）图像重建是一种运算量很大的数据处理过程。特别是三维ＣＴ，其巨大的运算量成为该技术发展的主要障碍之一。采用并行处理技术提高运算速度被公认为是解决这一问题的最好途径。本文具体介绍了采用多处理器并行处理技术实现三维ＣＴ高速图像重建的“环形移位悬浮存储器”并行图像重建系统ＰＩＲＳ－４（４－ｐｒｅｅｅｓｓｏｒＰａｒａｌｌｅｌＩｍａｇｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）的体系结构和硬件、软件设计，包括系统结构与配置、交叉开关网络的设计以及控制模块的硬件细节，系统工作流程、卷积反投影图像重建算法描述、操作系统与编程语言的选择、仿ＥＭＳ方式的原理和浮点数的直接内存读写等。并给出了在ＰＩＲＳ－４上实现ＣＴ图像重建的实验结果及分析。     

基于硬件实现的锥束CT图像重建系统的存储机制设计

为了实现三维锥束CT图像重建加速系统的小型化,建立了基于FPGA的三维图像重建系统。并对该系统中所采用的FDK重建算法所需的数据存储量和数据传输量以及由SDRAM、SRAM和FPGA内部缓存组成的存储系统的数据吞吐率进行了研究。首先,根据FDK算法的滤波与反投影两个步骤介绍了三维锥束CT图像重建系统的数据规模。接着,介绍了一种以SDRAM为外部主存,以SRAM为外部缓存和以FPGA内部SRAM资源作为内部高速缓存的存储机制。然后,介绍了该存储机制的实现方法以及测试方法。最后对该三维图像重建系统的数据吞吐能力进行了测试,并将之与FDK算法所需的数据传输量进行了对比分析。试验结果表明:该存储机制的数据连续存取速度为151.9MB/s,数据随机存取速度为100MB/s,基本满足小规模的三维图像重建的数据存储与传输带宽的要求。     

MCNP大规模重复结构体素的实时交互可视化方法研究

蒙特卡罗粒子输运程序MCNP在使用重复结构描述复杂的体素模型时,将会产生大规模的重复结构体素数据.当前对这种数据进行可视化分析时,缺乏对可视化模型进行交互操作的实时响应方法.本文提出了一种基于数据裁剪和体素隐藏的大规模重复结构体素数据的实时交互可视化方法,并基于可视化开发包VTK加以实现.以FDS团队自主构建的中国成年女性数字化辐射计算模型FDS-HUMAN为代表的测试结果表明,该方法不仅直观的实现了模型的可视化,同时还支持对旋转、切片和放缩等交互操作的快速响应.本文的方法实现了对MCNP大规模重复结构体素数据的实时交互可视化,提高了MCNP计算数据的可视化分析效率.     

三维可视化在60Co集装箱CT检测系统中的设计与实现

本文设计实现了一种三维可视化系统,针对60Co集装箱CT检测系统的数据采集、CT图像重建等过程特点,采用了Ray Casting体绘制的三维显示模式.其绘制子系统不影响CT检测系统在研发过程中其它子系统的改进,方便了各子系统功能的完善与扩展.此三维可视化系统在60Co集装箱CT检测系统中的实验效果较好,可以辅助安检人员...