[发明专利]一种双视角X射线透视成像的三维快速重构系统

说明书

本发明涉及发动机测试领域，具体涉及一种双视角X射线透视成像的三维快速重构系统。包括：双视角X射线成像系统与双视角数据采集，采用正交的射线排布，开展X射线数据采集；基于双视角投影三维结构特征提取与跨维度融合，表示生成网络模型作为基本框架，通过残差网络对双视角投影图像进行特征提取，利用级联的卷积操作逐步提升特征图的通道数，将二维投影域特征映射为三维空间域特征；基于特征的三维快速重构优化，基于双视角投影数据的二维特征值，通过将三维深度信息与通道信息编码在同一维度中，利用二维卷积代替三维卷积特征进行处理与重构，本发明提高重建的空间分辨率实现发动机燃烧过程的动态剖面测试。

技术领域

本发明涉及发动机测试领域，具体涉及一种双视角X射线透视成像的三维快速重构系统。

背景技术

无损检测的CT成像模式可以在不损伤物体的前提下，利用X射线穿透物体的衰减信息进行重建获得物体的二维断层图像或者三维立体图像，直观的表征物体内部结构，在航空航天、精密材料制造等领域尤其是物体结构性识别方面有着广泛的应用前景。

发动机试验过程的动态单视角投影测试技术，用于对端燃固体火箭发动机燃面退移状态进行动态测试。在端燃固体火箭发动机地面点火试验时，横向布设一个视角的DR设备，对发动机的动态燃面参数进行测试。发动机试验过程的动态单视角投影测试技术只包含投影方向的物体信息，在未知重建物体的条件下，极其稀疏的投影图像所包含的信息不足以描述物体的空间结构，故对于芯孔面燃型发动机DR测试方法不适用。

在特定环境如固体火箭发动机试验内结构剖面变化动态测试中，传统的CT重建受限于投影数量要求，同时伴随巨大的运算量限制了重建速度，考虑到试车环境内无法实现物体旋转以及无法布置多视角射线-探测器实现周向完备的投影数据获取、难以在短时间内快速获得足以重建的投影数据等问题，无法实现其内部结构性变化的快速监测识别。

发明内容

要解决的技术问题

本发明提供一种双视角X射线透视成像的三维快速重构系统，以解决现有固体火箭发动机地面试验DR测试方法不能满足发动机内部燃烧剖面的测试需求。

为解决技术问题本发明采用的技术方案

一种双视角X射线透视成像的三维快速重构系统，包括：

双视角X射线成像系统与双视角数据采集，所述双视角X射线成像系统采用正交的射线排布，保证射线源与探测器能够以一致参数同步工作，同步捕捉剖面的瞬时状态，确定X射线数据采集系统相关的部件指标、成像系统的几何参数和物理参数，开展X射线数据采集系统硬件构建技术；

基于双视角投影三维结构特征提取与跨维度融合，表示生成网络模型作为基本框架，通过残差网络对双视角投影图像进行特征提取，加速网络训练、避免梯度消失，同时利用级联的卷积操作逐步提升特征图的通道数，将二维投影域特征映射为三维空间域特征，并利用特征拼接后再卷积的方式将双视角空间域特征进行融合；

基于特征的三维快速重构优化，基于双视角投影数据的二维特征值，通过将三维深度信息与通道信息编码在同一维度中，利用二维卷积代替三维卷积特征进行处理与重构，提高重建的空间分辨率实现发动机燃烧过程的动态剖面测试。

进一步地，所述三维数据特征提取与重构采取三维卷积与反卷积作为基本运算。

进一步地，所述表示生成网络模型中的表示网络是由残差块与最大池化构成的，将三个残差块与最大池化进行组合，构造了下采样块，每个下采样块将特征图的空间尺寸下降2倍。

进一步地，所述表示生成网络模型中的生成网络通过二维反卷积来提高特征图的空间分辨率，将反卷积与三个残差块进行组合，构造了上采样块，每个上采样块将特征图的空间尺寸增加2倍。