浙江精密件工业CT扫描检测 三维重建检测

　CT的全称是ComputedTomography，即计算机断层扫描，通过X射线源、样品和探测器三者之间的相对运动，采集一系列不同角度的样品透视投影图（通常叫DR，DigitalRadiography），再通过三维重建算法可获得样品内部的一系列虚拟切片图，完成三维结构重建。CT技术的核心是由投影数据重建图像的理论，其实质是由扫描所得的投影数据（DR）反求出成像平面上每个点对X射线的衰减系数值。

　　按扫描获取数据方式的不同，CT技术已发展经历了五个阶段（即五代CT扫描方式）

　　代CT，使用单源（一条射线）单探测器系统，系统相对于被检物作平行步进式移动扫描以获得N个投影值，被检物则按M个分度作旋转运动。这种扫描方式被检物仅需转动180°即可。代CT机结构简单、成本低、图像清晰，但检测效率低，在工业CT中则很少采用。

　　第二代CT，是在代CT基础上发展起来的。使用单源小角度扇形射线束多探头。射线扇形束角小、探测器数目少，扇束不能全包容被检物断层，其扫描运动除被检物需作M个分度旋转外，射线扇束与探测器阵列架一道相对于被检物还需作平移运动，直至全部覆盖被检物，求得所需的成像数据为止。

　　第三代CT，它是单射线源，具有大扇角、宽扇束、全包容被检断面的扫描方式。对应宽扇束有N个探测器，保证一次分度取得N个投影计数，被检物仅作M个分度旋转运动。第三代CT运动单一、好控制、效率高，理论上被检物只需旋转一周即可检测一个断面。

　　第四代CT，也是一种大扇角全包容，只有旋转运动的扫描方式，但它有相当多的探测器形成固定圆环，仅由辐射源转动实现扫描。其特点是扫描速度快、成本高。

　　如下所示是4种CT扫描模式的示意图。

　　第五代CT，是一种多源多探测器，用于实时检测与生产控制系统。源与探测器按120°分布，工件与源到探测器间不作相对转动，这种CT技术难度大，成本高但较其他几种CT效率有显著提高。

　　上述五种CT扫描方式，在工业CT中用得*普遍的是第二代与第三代扫描，其中尤以第三代扫描方式用得*多。这是因为它运动单一，易于控制，适合于被检物回转直径不太大的中小型产品的检测，且具有成本低，检测效率高等优点。

　　如何形象地理解CT重建算法的原理？

　　一、通过代数形式解释

　　假设有如下图所示的2×2的二维平面方格，每个方格中有一个未知的自然数，我们要根据不同方向投影相加的数值，反求出4个未知数A、B、C、D。

　　我们获得了0度和90度2个方向的投影信息，建立方程组，求解后发现未知数有4种可能的解。

　　很显然，上述结果与事实偏离太多，这提醒我们仅有0度和90度两个方向的投影数据太少了，我们再增加45度的投影数据（如下图所示）。此时，就能得到的解。

　　上述过程是简单的2×2的二维平面网格，以此类推，如下图所示，实际的CT重建是对数据量巨大的三维立体网格进行反求的过程。

　　二、通过几何形式解释

　　在不同角度采集投影图的过程

　　反投影法重建过程示意图