CT解析重建方法进展:从圆轨迹扫描到多源直线扫描成像

从1971年Hounsfield完成世界上首次X射线计算机断层成像(CT)扫描以来,CT技术在扫描方式上经历了5代发展,并在医疗、安检等领域深刻地影响着人们的生活。在扫描方式不断进步的同时,重建方法也在不断发展。与迭代算法相比,解析算法具有重建速度快、误差分析简单以及占用运算资源小等特点,成为CT系统中常用的成像算法。本文以CT扫描方式的发展为脉络介绍解析重建方法的发展,从经典的圆轨迹和螺旋轨迹扫描出发,到非标准轨迹扫描,并介绍当前有关多源直线CT的研究进展。最后,我们展望CT系统的发展在未来所面临的挑战。

差电流轨迹扫描法的研究

针对母线区外故障CT严重饱和时母差容易动作和区外故障转区内故障时存在流出电流而使得差动电流偏小母差不易动作的问题,一般微机母线保护对这两种情况反应不够灵敏。对SG B750数字式母线保护装置中采用的抗CT饱和新原理———差电流轨迹扫描法进行了探讨。该原理抓住故障CT传变特性,快速有效判断出系统所发生的故障类型,判据准确可靠。

直线轨迹扫描断层成像中的图像重建与恢复方法

基于直线轨迹扫描的X射线断层成像方式,具有成像速度快、无物体重叠问题且造价较低等优点,在快速行李物品安检、大物体检查等领域具有较大应用潜力。不完备数据(有限角度)的图像重建及恢复是该成像方式的关键难题。本文介绍了一种适用于直线轨迹扫描断层成像的图像重建及恢复方法:在直接解析重建的基础上,利用linogram技术和总变分(Total Variation)正则化准则,实现快速稳定的外插迭代以补偿缺失数据,从而在保持图像边缘的同时,提高了图像像素值准确性,减小了图像伪影。

参数化轨迹导引三维扫描与点云对齐研究

三维视觉扫描是获取空间物体立体全貌的一种先进的非接触式测量方法。利用光栅扫描解算出的局部点云需逐一对齐,以获得全貌结果。针对多角度视角扫描对齐低效与误差波动大的缺点,提出利用参数化轨迹导引机器人环绕物体扫描新方法。考虑机器人结构参数,求出其运动学逆解的各关节转角函数,并仿真轨迹。利用机器人运动控制距离与扫描仪数据关系,导出局部点云归一化对齐转换矩阵,将扫描数据转换到世界坐标系。实验结果表明:数据对齐的最大误差小于0.09mm。方法适于测量工作空间内不同目标,有效提高视觉系统柔性与扫描效率。

机载激光测深海面扫描轨迹计算与分析

介绍了机载激光测深技术的椭圆扫描原理 ,推导出在椭圆扫描方式下计算激光海面扫描轨迹的数学模型 ,并进行了编程模拟运算、绘图和扫描特征分析。

旋转双光楔折射特性与二维扫描轨迹的分析

为实现旋转双光楔二维扫描的可控操作,利用几何光学和光的标量衍射理论,对双光楔的折光特性进行了数学分析。研究发现:绕固定轴以不同角速度旋转的双光楔可等效为一个折射棱角和主截面都变化的单光楔。以该双光楔系统作为衍射屏,对通过双光楔的光束在观察面的衍射光场分布作了理论分析,得到了夫琅和费衍射下,光束经转动双光楔在像平面上的衍射光斑随转角变化的规律:光斑的横坐标与两光楔转角正弦值的差成正比,纵坐标与两光楔转角余弦值的和成正比。

扫描轨迹可控的电子束钎焊

提出一种电子束扫描轨迹和扫描方式控制方法 ,采用二维曲线来描述电子束扫描轨迹 ,根据实际焊缝的形状、扫描区域的尺寸、扫描方式等建立曲线方程 ,并对其进行离散化处理 ,然后经D/A转换产生所需的模拟信号 ,该信号经放大后输入给偏转线圈驱动电子束按设定的扫描轨迹和扫描方式运动。不仅扫描轨迹可根据实际焊接的需要任意编辑 ,而且扫描方式也可任意设定 ,如连续或断续扫描、点、线、区域扫描等 ,使电子束成为可控移动热源 。

圆锥扫描式机载激光测深系统扫描轨迹建模与分析

对圆锥扫描式机载激光测深系统在海面上的激光脚点扫描轨迹进行几何建模,重点分析了水文模式下激光脚点扫描轨迹的平均测点密度和覆盖效率。根据设定的几何模型,以CZMIL机载激光测深系统为例,计算得到单航线测量模式下双向扫描区域激光脚点"最小距离"小于1.6 m的比例为99.78%,5 m×5m大小的格网内激光脚点的平均数目为11.93个。另外,对激光测深系统旁向重叠度和两条航线扫描轨迹进行了分析,认为31.3%的旁向重叠度可以保证不产生飞行漏洞,但对激光脚点的测点密度提升效果并不明显。最后,对激光脚点分布的不均匀性进行了分析,讨论了不同的激光测深系统参数对测点密度和测量效率的影响效果。

红外六面折射转鼓扫描轨迹的仿真分析

介绍了红外透射式六面转鼓扫描器的工作原理,提出了一种仿真其扫描轨迹的分析方法。采用光学软件ZEMAX建立扫描系统模型,并通过实际光线追迹得到扫描轨迹数据,再传入MATLAB绘制出二维轨迹图形,直观地反映了六面折射转鼓的扫描图像的变形情况。通过该方法可以方便地分析出设计误差和零件加工误差对扫描图像的影响,从而有效控制六面折射转鼓的制作精度。

45°镜多元探测器并扫成像特性和扫描轨迹分析

在光学反射矢量理论基础上 ,对于航天航空用多光谱成像仪 4 5°镜多元探测器并扫成像特性和扫描轨迹进行了分析 ,给出了 4 5°镜反射作用矩阵、4 5°镜多元探测器并扫成像的物像关系和像旋计算公式 ,及其对应的地面扫描轨迹理论计算公式。

机载三维信息获取地面扫描轨迹分析

该文根据机载三维信息获取中常用的扫描光学系统结构，导出了地面扫描采样点轨迹与光学系统结构参数之间的关系，获得了地面采样点坐标的定量表示，给出了实现特定扫描轨迹的地面测量时光学系统结构参数的选择方法和计算结果。

任意扫描轨迹的CT成像方法研究

在工业CT成像应用中,由于复杂结构件形状、结构、组分等特征的限制,使得射线能量与有效厚度不匹配,常规的扫描方式易使投影数据缺失,投影数据完备性较差。为此,本文通过改变轨迹来弥补投影数据缺失,推导任意轨迹的成像模式。首先,在任意轨迹的基础上进行投影几何关系建模,结合空间几何知识完成投影矩阵的刻画;其次,基于迭代重建算法对轨迹的无约束化,进行任意轨迹成像模式下的迭代重建;最后通过小锥角、大锥角以及厚度差异比较大的构件成像仿真实验,验证算法的正确性和可行性。对于厚度差异比较大的工件,该方法相对于传统的圆轨迹扫描,投影数据更完备,CT重建质量高。

选择性电铸扫描轨迹的研究

选择性电铸是将快速成形技术与电铸结合在一起而形成的一种新的快速成形方法。在讨论快速成形制造技术切片算法的基础上 ,介绍如何将三维实体的STL文件变成选择性电铸中的喷嘴分区连续扫描轨迹 ,以满足选择性电铸的特殊工艺要求。

给“班”“会”曝曝光──对虚假培训班研讨会的真轨迹扫描

给［班］［会］曝曝光──对虚假培训班研讨会的真轨迹扫描郑日金“如今作兴玩，连学也未玩，虚班满天飞，假会大泛滥。”许多人如此感叹。的确，一批“玩学家”所玩弄的“培训班”、“研讨会”深藏骗机，有必要伸出打假拳，让其曝光现形。“两高”、“两低”皆离谱高收费...

双光楔可控扫描一维轨迹分析

根据几何光学和光的标量衍射理论,对双光楔的折射特性进行了数学分析.研究发现,以相反旋向相同转速旋转的双光楔对光的折射作用等效于一个折射角随2个光楔转角变化的单光楔.在此基础上,对通过双光楔的光束在像面上的衍射光场分布作了理论分析,得到了在夫琅禾费衍射下,光束经转动双光楔在像平面上的衍射光斑随时间变化的规律,从而为一维扫描的可控操作提供了理论指导.

轨迹全自动扫描及涂胶技术

本文介绍了一套变速器胶合面先轨迹扫描后涂胶的全自动控制系统,其主要由PLC、供胶系统、机器人、视觉系统、激光传感器及其软件等几部分构成,该系统可根据变速器胶合面位置的变动量,经由三维激光传感器采集轨迹信息,控制机器人做出涂胶轨迹修补,从而避免了胶线位置偏差过大的问题,并利用视觉系统做涂胶后效果检查,确保不断胶、不漏涂。此轨迹全自动扫描涂胶系统,进一步保证了变速器较高的密封性、紧固性。

基于多周循环步进式插值扫描轨迹的工业CT柔性检测技术研究

为了在一次CT检测过程中同时实现被检工件的精细检测与内部缺陷快速发现的两种检测需求,提出了一种新型CT检测方案。该方案将一种改进的圆形CT投影扫描轨迹与不完全投影插值算法有效融合,实现了投影采集与最优图像实时重建的同步进行。为验证该技术的可行性,设计了相应的扇束CT仿真平台及试验模体,仿真试验结果表明,该检测技术在CT扫描过程中可及时发现被检工件的内部缺陷,扫描结束后可获得工件的精细CT图像,有效满足了工业CT用户在多种检测目的之间自由切换的柔性检测需求。

一种车载激光扫描轨迹突变点的探测及优化方法

处理车载激光扫描数据时,基于GNSS/INS组合导航生成的扫描轨迹中,常包含一些轨迹突变点,造成后续解算的点云在其附近区域出现扭曲和分层现象。针对这一问题,本文提出了一种基于邻近点距离和特征的轨迹突变点探测方法,同时基于中值迭代方法对突变点进行优化处理。实测数据处理结果表明,本文方法可以有效探测并优化车载扫描轨迹中的突变点。

振镜扫描激光清除电网异物数值仿真研究

针对振镜激光清除高压输电线异物二维扫描技术扫描不均匀的问题,结合振镜的扫描原理,通过简单的扫描理论推导和Matlab仿真分析,利用COMSOL有限元对激光扫描轨迹进行仿真模拟。设计X-Y检流计振镜扫描进行区域全覆盖扫描,得出X-Y检流计振镜扫描存在矩形失真特性,故通过三角函数变换的思路进行补偿修正,修正后的扫描轨迹效果较好,由上到下逐行扫描,且扫描较为完整,不存在漏扫。为实现振镜式激光光斑区域全覆盖扫描,进行扫描路径设计理论推导和仿真。结果表明:随着扫描线距的增加,漏扫率逐渐增大,重叠率逐渐减小;当扫描线距与光斑半径相等时,光斑恰好没有重叠区域,重叠率为0,漏扫率为27.37%。通过COMSOL有限元对光斑轨迹扫描进行仿真,进一步说明了所提扫描方法的可行性和正确性,在振镜激光扫描系统中有着重要的参考价值。

基于扫描轨迹控制的电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机(IPC)、NI多功能数据采集卡、功率放大器以及虚拟仪器软件LabVIEW,构建一个电子束扫描控制系统.利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑,以及对扫描轨迹、电子束束流进行实时调节和控制.使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验;对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接;对于不能直接焊接的异种金属(如Re-Ti),可使用本系统的扫描加热技术,通过粉末冶炼制备中间过渡层.