板状构件计算机层析成像系统几何校正及性能研究

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板状构件计算机层析成像(Computed Laminography,CL)是一种全新的检测板状构件内部结构和缺陷的成像方法。该方法利用微焦点X射线源及平板探测器搭建的非同轴扫描系统,可对板状构件完成层析扫描,并可以达到微米级的空间分辨率。CL成像方法仍然存在一些问题,目前尚未能完全解决,因此有必要进一步深入研究。  本论文首先根据系统平台的预期性能指标(细节分辨率、对比度灵敏度等)进行理论推导及参数计算,并结合Geant4环境下电子打靶及光谱与物质相互作用的蒙特卡洛模拟结果给出CL系统平台的物理设计。根据物理设计选择合适的关键部件,在计算所得的几何参数约束下并搭建平台。  对应用于CL系统的两种图像重建算法FBP和ART进行了研究,实现了非同轴扫描方式下以上两种算法的图像重建。利用GPU加速技术完成FBP算法的加速,使其能够工程化地应用于CL系统。  对CL系统的几何参数给出了详细的描述,并通过模拟几何投影并重建模拟数据比较了各个参数的精度要求。利用二次投影方法,结合迭代算法精确计算出X光机焦点到探测器的距离。结合小钢珠投影法测量出系统的几个主要几何参数的误差,并完成校正,消除由这些误差引入的几何伪影,提高了图像质量。  在系统性能研究方面首先对系统的关键部件X光机和平板探测器进行了详细的性能研究,并针对系统的主要性能指标空间分辨率和对比度灵敏度进行了研究,将针对锥束CT的空间分辨率(MTF曲线)与对比度灵敏度(CDF曲线)的测量方法应用于CL系统的性能研究,给出了系统的空间分辨率及对比度灵敏度,并提出了一种利用三维数据采样代替二维数据采样的MTF和CDF的测试方法,可以更准确地描述系统的性能指标。
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