[发明专利]一种基于图像复原的工业CT几何尺寸测量方法

说明书

技术领域

该发明涉及一种物体几何尺寸测量方法，特别是涉及一种基于图像复原的工业CT几何尺寸测量方法。

背景技术

几何尺寸测量是逆向工程的关键环节，基于工业计算机断层成像(Computed Tomography,CT)的几何尺寸测量方法通过采集不同角度下的X射线投影重建物体CT图像，并基于CT图像完成几何尺寸测量。其优势体现在可以无损地测量物体的外部和内部结构几何尺寸。基于工业CT的尺寸测量方法能有效弥补传统测量方法只能测量物体外表面结构的不足，特别适合逆向工程、快速成型、3D打印等应用。但是，为了保证CT系统可以对一些较难穿透的大型物体成像，射线源的功率需要相应地增大，随之而来地焦斑尺寸也逐渐增大。焦斑变大将导致探测器投影图像中出现半影，反映在重建CT图像中是模糊退化效应。模糊退化后的CT图像清晰度降低，并且进一步影响几何尺寸测量精度。

针对以上问题，经过对现有技术的文献检索发现，前人主要采用测量系统点扩展函数(Point Spread Function,PSF)，并将其用于图像复原的方法降低模糊退化效应。2001年，Dougherty等人在《Radiography》上发表文章“The point spread function revisited:image restoration using 2-D deconvolution”，提出将针孔测量法得到的二维PSF用于医学脊椎骨图像后处理中，经过维纳滤波方法的复原，得到了更加清晰的图像。2006年，Jeon等人在《Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A》上发表文章“Determination of point spread function for a flat-panel X-ray imager and its application in image restoration”，提出使用测量到的二维PSF复原不同直径的圆孔投影图像，通过比较维纳滤波和L-R迭代两种方法的图像复原效果，发现L-R迭代能够获得更好的结果。2009年，黄魁东等人在全国射线数字成像会议上发表文章“DR成像系统点扩展函数测量与图像恢复”，针对采集的投影图像，研究了逆滤波、维纳滤波和约束最小二乘滤波三种图像复原算法的效果，实验结果表明约束最小二乘滤波复原效果最好。上述的研究工作都是基于二维投影图像展开的，工业CT几何尺寸测量是在重建CT图像上完成的，CT图像的点扩展效应是射线源焦斑、探测器弥散效应、重建算法等因素共同产生的结果，通过重建CT图像获取系统PSF并将其用于图像复原，是提高工业CT几何尺寸测量精度更为直接有效的方法。

2012年，Pakdel等人在《Physics in Medicine and Biology》上发表文章“Generalized method for computation of true thickness and x-ray intensity information in highly blurred sub-millimeter bone features in clinical CT images”，在对脑皮层小骨的测量研究中，通过建立一维PSF模型，解决了医学图像模糊退化严重的问题，复原后的CT图像能够有效提高脑皮层小骨的测量精度。但是他们的方法针对特定的医学图像，且只考虑了一维PSF模型，怎样将该方法拓展到工业CT图像的几何尺寸测量中依然值得思考。

发明内容

本发明克服了现有技术中，一些工业CT几何尺寸测量方法仍需改进的问题，提供一种能同时降低CT图像模糊退化程度，并且精度较高的基于图像复原的工业CT几何尺寸测量方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的基于图像复原的工业CT几何尺寸测量方法：具体步骤如下：(1)投影数据采集；(2)重建射束硬化校正后的CT图像；(3)计算二维PSF；(4)图像复原；(5)几何尺寸测量。

所述步骤(1)的数据采集包括采集可被X射线穿透的被测量物体和已知尺寸小球一起扫描的投影，小球材料最好与实际被测量物体材料的衰减系数接近，小球中心应与物体被测量区域处于相同高度。判断物体是否穿透的具体方法为，若投影图像背景灰度值为p₀，则要求投影图像物体区域的最小灰度值大于

所述步骤(2)包括直接针对步骤(1)中采集的原始投影数据，通过构造指数模型，以带有惩罚项约束的灰度熵为代价函数，使用单纯形法迭代求解射束硬化校正参数，并对校正后的投影进行图像重建。