[发明专利]一种用DVC变形算法来评价CT尺寸测量精度的方法

说明书

本发明公开了一种用DVC变形算法来评价CT尺寸测量精度的方法，具体为：根据要进行CT尺寸测量的待测样品的材质和结构来确定用于尺寸测量精度评价的标准样品；在确定的CT测试条件下，用CT设备对标准样品连续进行两次扫描，获得相同测试条件下的两套三维CT图像数据；对获得的两套三维CT图像数据进行DVC计算，获得三维全场变形数据，变形数据中三个方向的应变，记为ex，ey，ez；对获得的全场变形数据进行统计分析，得到各个应变的均值和标准差，CT尺寸测量的精度与标准差呈负相关，即标准差越小，测量精度越高；标准差越大，测量精度越低。本发明方法能够量化各个影响因素对CT尺寸测量造成的影响。

技术领域

本发明涉及一种评价CT尺寸测量精度的方法，尤其涉及一种用DVC变形算法来评价CT尺寸测量精度的方法。

背景技术

自2005年以来，用三维无损的CT(Computer Tomography,断层成像)技术测量工业零件的几何尺寸获得了业界越来越多的关注。将CT用于工业零件的几何尺寸测量实际上是将CT作为一种三坐标测量仪来使用。相对于传统的三坐标测量仪只能测量样品表面尺寸，CT能够测量样品内部尺寸。然而CT的测量精度严重依赖于样品材料、大小、结构以及CT设备的状态、测试条件、重建参数等等，因此如何系统评价测量精度是一个重要技术问题。

目前，国内外大量研究机构先后构建和测试了大量的CT标准样品，用于评价CT尺寸测量的精度。利用这些特制的标准样品，有研究者研究了测试条件对测试精度的影响；有研究者研究了射线硬化的影响；有研究者专门研究了样品表面粗糙度对CT测量精度的影响，等等。在评价CT测量精度时，除了与标准样品的已知尺寸对比，大多还与三坐标测量仪的测量结果进行对比，值得一提的是三坐标测量仪的测量结果本身也带有部分误差。

考虑到CT设备的结构复杂，以后后续图像处理繁琐，影响测量精度的因素众多。到目前为止，国际标准化组织ISO尚未制定CT几何尺寸测量的流程及评价准则。德国电气工程师协会制定的VDI/VDE 2630标准获得业界的广泛认可，该标准将可能引入误差的来源归纳为数据处理、系统硬件、测量样品、环境因素和采集设置五个方面。数据处理方面的误差主要源于图像分割算法、表面提取算法；系统硬件方面的误差主要源于样品表面粗糙度、几何结构等；环境方面的误差主要源于实验中的温度变化导致的变形及地面震动等；采集设置方面的误差主要源于的X射线源电压、电流、放大倍数、投影数量等。但值得注意的是，虽然我们知道上述因素都对最终的CT测量精度或误差构成影响，但CT的测量误差通常无法完全溯源，所以很难准确评估单个因素导致的误差和最终测量的误差。如何去量化这些影响因素对CT尺寸测量造成的不确定性是一项非常棘手的工作。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种用DVC变形算法来评价CT尺寸测量精度的方法，该方法能够量化各个影响因素对CT尺寸测量造成的影响。

本发明所采用的技术方案为：一种用DVC变形算法来评价CT尺寸测量精度的方法，具体包括如下步骤：

(1)根据要进行CT尺寸测量的待测样品的材质和结构来确定用于尺寸测量精度评价的标准样品；待测样品包括各种工业零件、生物组织器官、3D打印件和泡沫材料；

(2)在确定的CT测试条件下，用CT设备对标准样品连续进行两次扫描，获得相同测试条件下的两套三维CT图像数据；

(3)对步骤(2)获得的两套三维CT图像数据进行DVC计算，获得三维全场变形数据，变形数据中三个方向的应变，记为ex，ey，ez；

(4)对步骤(3)获得的全场变形数据进行统计分析，得到各个应变的均值和标准差，CT尺寸测量的精度与标准差呈负相关，即标准差越小，测量精度越高；标准差越大，测量精度越低；