CN109406550B - 基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法及检测装置，包括设置同轴相衬成像参数；设置放射成像系统的曝光参数，获得所述放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)及其曲线；放置待成像物体，并在所述成像参数、所述曝光参数条件下对所述待成像物体成像，获得成像结果Id(x，y)；对所述成像结果Id(x，y)进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测。

Description

基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法及检测装置
技术领域
本发明属于影像学检测领域，主要应用在无损检测领域，特别涉及一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法及检测装置。
背景技术
随着经济的发展、人口的增长、社会老龄化程度的提高，以及人们保健意识的不断增强，全球医疗器械市场持续快速扩大。心肺复苏仪作为医疗器械中的重要品类，在现代医学诊疗上扮演越来越重要的角色，应用范围不断扩大。全球心肺复苏仪的销售额的年复合增长率约为6.8％，预计到2020年全球心肺复苏仪器的全球销售规模将达到157亿美元。我国心肺复苏仪器进出口贸易近年来发展迅速，在各类医疗器械市场中，其增长幅度迅速，逐渐成为我国医疗器械出口市场的主要驱动力。
在心肺复苏仪中，除颤连接器的质量对心肺复苏仪的最终医疗效果起着重要作用。为了提高连接器产品的质量，对其进行快速有效的检测已经成为产品生产过程中的一个重要的环节。由于除颤连接器通过复杂的塑料本体结构实现金属连线、引脚的封装，内部结构的检测困难，目前一般通过将成品剖开后进行缺陷检测来分析当前批次的连接器质量，但该方法属于离线检测方法，且不能实现连接器整体检测，漏检率高。
实践表明，目前常见的连接器缺陷包括塑料本体部分的气泡，裂缝以及金属部分的虚焊等，其中微小气泡及裂缝通过离线剖分检测实现困难。为了实现连接器内部结构检测，利用具有穿透性能的X射线实现透射成像为可行方法，该方法可以实现连接器内部的金属部分结构的清晰成像。但是这种传统的X射线成像方法，是基于物体中不同部分的吸收差异实现成像，由于连接器塑料本体部分的气泡和裂纹部分与其周围部分的吸收差异小，导致成像结果中对比度低，无法显示出缺陷部分。
直到上世纪末，X射线相位衬度成像理论(X-ray phase contrast imaging，XPCI)的提出，打破了传统的X射线成像理念，为实现物体内部微小结构的检测带来了新的曙光。研究表明，在相同辐射剂量下，通过相衬成像获取的相位图像的对比度较之传统X线吸收成像提高10倍左右，显著提高了微缺陷结构成像的图像可见度。
近年来，国内外围绕X射线相衬成像开展了大量研究工作，实现了工业产品及材料的内部的微小结构成像。但是当前的相衬成像模型，只适用于针对单一材料或者吸收较弱的材料。例如本公司在上述模型的基础上提出创新方法，已经研发了了除颤连接器塑料本体的相衬成像，实现了塑料本体内部的气泡、裂缝的检测。然而对于除颤连接器成品，除了塑料本体，还包括金属连线、引脚部分，无法在检测塑料本体部分的气泡、裂缝的同时，保证金属部分的虚焊等缺陷的准确检测。另一需要考虑的方面，公司生产线上不可能使用同步辐射源提供的理想高相干X射线源来实现相衬成像，因为同步辐射源耗资巨大，占地面积巨大。基于微焦点X射线源实现同轴相衬成像克服了上述困难，但同时降低了成像质量，即当前制约同轴相衬成像质量的关键问题主要体现在像系统方面，图像系统自身存在着缺陷，比如X光源并非理想点源，探测器性能受到自身分辨率及点扩散函数等因素的限制，系统存在各类有害噪声等。
由于当前尚无实现除颤连接器内部多种缺陷(虚焊、气泡、裂缝)同时检测的X射线相衬成像技术，因此，基于微焦点同轴相衬成像技术，建立实现除颤连接器成品的内部结构信息提取的相衬成像系统及方法具有显著的研究价值和意义。所发展的技术还要满足除颤连接器内部缺陷的在线检测的需求，即在成像时间短，成像质量不高的情况下对除颤连接器内部结构实现准确有效的相位信息提取。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法及检测装置，能够克服在线快速检测造成X射线照射时间短影响成像质量的问题，并且能在成像质量较差的情况下实现连接器内部多种缺陷的准确检测。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，包括如下步骤：
(1)设置同轴相衬成像参数，所述成像参数包括光源到待成像物体的距离R1、待成像物体到探测器的距离R2；
(2)设置放射成像系统的曝光参数，获得所述放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)及其曲线，其中，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率；
(3)放置待成像物体，并在所述成像参数、所述曝光参数条件下对所述待成像物体成像，获得成像结果Id(x，y)，其中，x，y是空间位置坐标；
(4)对所述成像结果Id(x，y)进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；
(5)根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测；
其中，步骤(4)中的所述相位信息包括组成待成像物体的不同材料的相位信息。
为了实现上述目的，本发明还提供一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，包括：
一放射成像系统，所述放射成像系统包括光源、探测器、启动模块以及参数设置模块，所述光源用于向待成像物体提供光源，所述探测器用于将待成像物体进行成像并获取成像结果；所述启动模块用于启动所述光源；所述参数设置模块，用于设置同轴相称成像参数及所述放射成像系统的曝光参数；
其中，还包括一缺陷检测模块，所述缺陷检测模块对所述成像结果进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法流程图。
图2为本发明通过刀口法测量获得的系统传递函数曲线图。
图3A为本发明采用单材料相位抽取方法获得的相位信息图。
图3B为本发明采用单材料相位抽取方法获得的剖面曲线图。
图4A为本发明采用多材料相位抽取方法获得的相位信息图。
图4B为本发明采用多材料相位抽取方法获得的剖面曲线图。
图5为本发明基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置的示意图。
图6为本发明缺陷检测模块的示意图。
其中，附图标记：
100：缺陷检测装置 101：放射成像系统
102：光源 103：探测器
104：参数设置模块 105：缺陷检测模块
106：待成像物体 107：启动模块
108：单材料运算单元 109：多材料运算单元
110：分类单元 111：传送装置
112：检测区域
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
应当理解，说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但不必然每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这种表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，无论有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，本领域普通技术的员应可理解，技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在进行缺陷检测时，首先，构建基于微焦点源的X射线相衬成像原型系统。该系统的探测器为1024×1024的CCD阵列，像素大小为50μm×50μm，14级灰度。横向及纵向的空间分辨率均为每毫米20像素。X射线管的焦斑尺寸为50μm。
通过系统标定，测量得到探测器点扩散函数的半高宽为110μm。实际检测中，X射线源的工作电压为33kVp，工作电流为0.5mA。
实际成像时，设置X射线源到物体的距离R1为80cm，对应的物体到探测器的距离R2为80cm。由于成像系统的点扩散函数是探测器点扩散函数和光源点扩散函数的卷积，在上述实验设置情况下，需要在相位信息提取模型中充分考虑光源焦斑点扩散函数以及探测器点扩散函数对同轴相衬成像结果的恶化效应以及系统噪声问题。
为了评估所设计系统对成品连接器内部的金属及塑料本体的结构检测能力，设计了标准仿体，包括直径为70μm的圆柱空腔，直径为70μm的金属铜圆柱，以及一个直径为70μm气泡，整体仿体为立方体，材质为聚乙烯。该仿体是为了模拟成品连接器内部的金属引脚以及裂缝和气泡缺陷。
相衬成像理论中，需要考虑物体具有复折射率n(x，y，z)＝1-δ(x，y，z)+iβ(x，y，z)，这里的δ(x，y，z)和β(x，y，z)分别对应物体的相位和吸收因子，(x，y，z)是物体的空间坐标。当X射线经过物体后，根据波动方程理论，有如下传递函数：
F(x，y)＝exp(-a(x，y)+iφ(x，y)) (1)
这里的a和φ分别为X射线通过物体之后的吸收和相移，对应于复折射率的关系为：
a(x，y)＝k∫β(x，y，z)dz (2)
φ(x，y)＝-k∫δ(x，y，z)dz (3)
这里k为波数，即k＝2π/λ，λ为波长。
X射线经过物体前，具有如下的传播方程：
U0(x，y，z)＝exp(ikz) (4)
经过物体后，X射线传播方程可以表示为U1(x，y，z)＝F(x，y)U0(x，y，z)，再经过一段自由空间传播后，携带有物体相位和吸收信息的X射线发生菲涅尔衍射效应，即：
Figure BDA0001896433400000061
这里
Figure BDA0001896433400000062
代表物平面上的点到探测器平面像素点的距离，(x1，y1)为探测器平面的坐标，θ为衍射角。而考虑到X射线波长短，衍射角小，则cosθ≈1，这样可以得到最终的X射线在探测器平面上的幅度表达式
U2(x，y)＝∫∫U1(x1，y1)Hz(x-x1，y-y1)dx1dy1 (6)
其中上式中的传播核为
Figure BDA0001896433400000063
但是现有的相衬成像模型中，都将物体看作单一材料，即物体的相位和吸收因子看作定值，在这种情况下求出物体各部分的投影厚度，进而求解出相位信息。在上述近似条件下，建立物体后表面出射时的X射线相位与物体不同位置投影厚度的关系式
φ(x，y，z＝0)＝-kδT(x，y) (8)
这里T(x，y)为单材料物体投影到成像面对应的投影厚度，δ对应物体的相位因子。
在上述近似条件下，在探测器平面上得到的光强与物体投影厚度的关系式可以表示为：
Figure BDA0001896433400000064
这里Id(x，y)为探测器接受的光强信号，I0(x，y)为经过物体前的X射线能量信号，λ为X射线波长，R2为物体后表面到探测器的距离，
Figure BDA0001896433400000071
为物体平面的梯度算子。
将上式两边进行傅里叶变换，可以得到对应的频域表达式，即
Figure BDA0001896433400000072
这里符号
Figure BDA0001896433400000076
代表傅立叶正变换，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率。
通过公式(10)，可以得到单材料物体不同位置处的投影厚度表达式
Figure BDA0001896433400000073
这里
Figure BDA0001896433400000074
代表傅立叶逆变换，
Figure BDA0001896433400000075
而后利用公式(8)，即可得到表征物体内部结构的相位信息。
公式(11)中的1/(1+R2δ|u2+v2|/μ)可以看做相位抽取滤波器，这里与相位和吸收相关的两个参数δ和μ是定值，也就是代表研究对象是单材料物体。
对于除颤连接器成品，其中包含塑料和金属，不满足上述相位抽取方法要求满足单材料的前提条件。因此需要根据连接器不同部分的设定不同的δ和μ，而后建立对应的相位抽取滤波器，即δ和μ不再取定值，而是需要随空间位置改变设定对应的数值，即应表示为δ(x，y)和μ(x，y)。
因此，需要先找到频域表达的相位抽取滤波器1/(1+R2δ|u2+v2|/μ)对应的空间域表达式，而后即可在空间域上将定值形式的δ和μ修改为空间位置的函数表达形式δ(x，y)和μ(x，y)，而后再将得到的空间域的相位抽取滤波器转换到频域，用于实现相位抽取。
考虑到在一维空间中双边指数函数的频域表达式与相位抽取滤波器有类似的形式，即e-|t|的傅里叶变换结果为
Figure BDA0001896433400000081
利用傅里叶变换的尺度变换性质，可以得到
Figure BDA0001896433400000082
的傅里叶变换结果是
Figure BDA0001896433400000083
利用二维傅里叶变换的旋转不变性，如果将
Figure BDA0001896433400000084
在频域旋转一周，得到二维频率平面上的表达式
Figure BDA0001896433400000085
此时该式子对应的空间域表达对应是
Figure BDA0001896433400000086
在空间平面上旋转一周，即可得
Figure BDA0001896433400000087
因此
Figure BDA0001896433400000088
如果令
Figure BDA0001896433400000089
公式(12)等式右边部分与单一材料物体的相位抽取滤波器频域表达式1/(1+R2δ|u2+v2|/μ)相对应，因此可以根据公式(12)得到相位抽取滤波器的空间域表达式为
Figure BDA00018964334000000810
对于除颤连接器成品，如果确定了金属和塑料本体的对应区域，则可以设定相位抽取滤波器中对应的相位和吸收量为δ(x，y)和μ(x，y)，由此可以得到多材料物体不同位置处的投影厚度表达式：
Figure BDA00018964334000000811
其中
Figure BDA0001896433400000091
而后利用公式(8)，即可得到表征连接器成品的内部结构的多材料相位信息。
对于我们通过微焦点构建的X射线同轴相衬成像系统，还需要考虑光源和探测器对成像结果的恶化效应，因此，需要对公式(13)进行修正，即
Figure BDA0001896433400000092
这里MTF(u，v)为系统点扩散函数的傅里叶变换，代表光源和探测器的综合效应，一般将之称为系统传递函数。
图1为本发明基于小波域相位提取的缺陷检测方法流程图。如图1所示，本发明基于小波域相位提取的缺陷检测方法包括：
(1)设置同轴相衬成像参数，所述成像参数包括光源到待成像物体的距离R1、待成像物体到探测器的距离R2。其中，R1为80cm；R2为80cm；
(2)设置放射成像系统的曝光参数，通过放置刀口器具在待成像物体平面位置，连续采集15幅图像，从每幅图像获取不同位置的刀口截面曲线50条，而后将15*50条刀口截面曲线进行平均，再对平均曲线求导数，获得对应的系统传递函数MTF(u，v)，其中，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率。图2为本发明通过刀口法测量获得的系统传递函数曲线图。如图2所示，图2示出了放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)的曲线。由图2可以看出，放射成像系统点扩散函数曲线的半高宽是110微米。
(3)放置待成像物体，并在所述成像参数、所述曝光参数条件下对所述待成像物体成像，获得成像结果Id(x，y)，其中，x，y是空间位置坐标；
(4)对所述成像结果Id(x，y)进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；其中所述相位信息包括组成待成像物体的不同材料的相位信息，例如金属、陶瓷、塑料等。
(5)根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测。
对于(4)中相位信息的获得，可以细分为如下步骤：
(4.1)利用单材料相位抽取公式对相衬成像结果Id(x，y)进行相位抽取：利用公式(11)估计连接器成品不同位置处的单材料投影厚度；再利用
Figure BDA0001896433400000101
得到表征连接器成品结构的单材料相位信息。
(4.2)根据上述得到的单材料相位信息φ(x，y，z＝0)估计连接器成品中金属和/或塑料的不同材料所处的区域，而后将相位和吸收参数按照各区域的材料设置对应值，即设定为δ(x，y)和μ(x，y)，而后得到
Figure BDA0001896433400000102
(4.3)利用多材料相位抽取公式对相衬成像结果Id(x，y)进行相位的精确抽取：利用公式(14)确定连接器成品不同位置处不同材料的投影厚度，再利用
Figure BDA0001896433400000103
得到表征连接器成品结构的多材料相位信息。
图3A为本发明采用单材料相位抽取方法获得的相位信息图。图3B为本发明采用单材料相位抽取方法获得的剖面曲线图。如图3A、3B所示，图中从左到右对应的金属圆柱，气泡以及裂缝均存在较大模糊，相位抽取结果中存在较大的背景噪声。
图4A为本发明采用多材料相位抽取方法获得的相位信息图。图4B为本发明采用多材料相位抽取方法获得的剖面曲线图。如图4A、4B所示，从图中可以看到，相位抽取图像的图像质量有了明显的提高。
图5为本发明基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置的示意图。如图5所示，本发明基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置100包括放射成像系统101以及缺陷检测模块105。放射成像系统101至少包括光源102、探测器103、参数设置模块104以及启动模块107，光源102用于向待成像物体106提供光源，探测器103用于将待成像物体106进行成像，参数设置模块104，用于设置同轴相称成像参数及所述放射成像系统的曝光参数。
启动模块107用于探测待成像物体106，当待成像物体106进入检测区域112后，启动模块107启动光源102对待成像物体106进行照射。启动模块107可以通过压力传感器对待成像物体106进行探测。待成像物体106通过一侧的传送装置111进入检测区域112，在检测区域112内，待成像物体106通过惯性继续滑动，并通过另一侧的传送装置111离开检测区域112，继续进行传送。
缺陷检测模块105对待成像物体106的成像结果进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；其中所述相位信息包括组成待成像物体的不同材料的相位信息，例如金属、陶瓷、塑料等。
图6为本发明缺陷检测模块示意图。如图6所示，缺陷检测模块105包括单材料运算单元108以及多材料运算单元109。单材料运算单元108利用单材料相位抽取公式(11)对所述成像结果进行相位抽取，并估计所述待成像物体不同位置处的单材料投影厚度；根据所述单材料投影厚度，获得所述待成像物体的单材料相位信息。多材料运算单元109利用多材料相位抽取公式(14)对所述成像结果进行精确的相位抽取，确定所述待成像物体不同位置处的多材料投影厚度；根据所述多材料投影厚度，获得所述待成像物体的多材料相位信息。
另外，缺陷检测模块105还包括分类单元110，对缺陷检测结果进行分类，例如将缺陷检测结果分为虚焊、气泡、裂缝等不同的缺陷类型。
最终结果表明，针对当前工程技术条件下除颤连接器成品的多类内部缺陷同时在线检测所面临的关键问题，采用本发明的缺陷检测方法及检测装置，可以准确提取成品连接器内部结构的相位信息并可克服在线快速检测造成X射线照射时间短影响成像质量的问题，能在成像质量较差的情况下实现连接器成品中塑料和金属部分缺陷的准确在线检测。本发明的研究成果可以进一步应用于其他具有多材质的工业零件中微小缺陷的在线检测。该发明的应用，为包括连接器成品在内的工业零件的内部结构在线检测提供了一种新的技术，具有广阔的应用前景。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设置同轴相衬成像参数，所述成像参数包括光源到待成像物体的距离R1、待成像物体到探测器的距离R2；
(2)设置放射成像系统的曝光参数，获得所述放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)及其曲线，其中，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率；
(3)放置待成像物体，并在所述成像参数、所述曝光参数条件下对所述待成像物体成像，获得成像结果Id(x，y)，其中，x，y是空间位置坐标；
(4)对所述成像结果Id(x，y)进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；
(5)根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测；
其中，步骤(4)中的所述相位信息包括组成待成像物体的不同材料的相位信息；
利用
Figure FDA0004007442860000011
估计所述待成像物体不同位置处的单材料投影厚度，这里
Figure FDA0004007442860000012
代表傅立叶逆变换，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率，
Figure FDA0004007442860000013
δ和β分别对应所述待成像物体的相位和吸收因子，I0(x，y)为经过所述待成像物体前的所述光源发射的X射线能量信号，λ为所述X射线的波长，R2为所述待成像物体后表面到所述探测器的距离；
利用
Figure FDA0004007442860000014
估计所述待成像物体不同位置处的多材料投影厚度，这里
Figure FDA0004007442860000015
代表傅立叶逆变换，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率，
Figure FDA0004007442860000016
δ和β分别对应所述待成像物体的相位和吸收因子，I0(x，y)为经过所述待成像物体前的所述光源发射的X射线能量信号，λ为所述X射线的波长，R2为所述待成像物体后表面到所述探测器的距离，
Figure FDA0004007442860000021
2.如权利要求1所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：
利用单材料相位抽取公式对所述成像结果Id(x，y)进行相位抽取，并估计所述待成像物体不同位置处的单材料投影厚度；根据所述单材料投影厚度，获得所述待成像物体的单材料相位信息。
3.如权利要求2所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：
根据所述单材料相位信息，估计所述待成像物体不同材料的区域，设置不同材料的相位和吸收因子。
4.如权利要求3所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：
利用多材料相位抽取公式对所述成像结果Id(x，y)进行精确的相位抽取，确定所述待成像物体不同位置处的多材料投影厚度；根据所述多材料投影厚度，获得所述待成像物体的多材料相位信息。
5.如权利要求1所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于：根据所述单材料投影厚度和/或所述多材料投影厚度，利用
Figure FDA0004007442860000022
得到所述单材料相位信息和/或所述多材料相位信息，δ对应所述待成像物体的相位，λ为所述X射线的波长。
6.如权利要求1所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括：
设置所述光源到所述待成像物体的所述距离R1为80cm，所述待成像物体到所述探测器的所述距离R2为80cm。
7.如权利要求1所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括：
通过放置刀口器具在所述待成像物体的平面位置，连续采集m幅图像，从每幅所述图像获取不同位置的刀口截面曲线n条，而后将m*n条所述刀口截面曲线进行平均，再对平均曲线求导数，获得所述放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)及其曲线。
8.如权利要求7所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，m为15，n为50。
9.如权利要求1所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括对所述待成像物体进行缺陷检测后进行分类。
10.一种基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，包括：
一放射成像系统，所述放射成像系统包括光源、探测器、启动模块以及参数设置模块，所述光源用于向待成像物体提供光源，所述探测器用于将待成像物体进行成像并获取成像结果；所述启动模块用于启动所述光源；所述参数设置模块，用于设置同轴相称成像参数及所述放射成像系统的曝光参数；
其中，还包括一缺陷检测模块，所述缺陷检测模块对所述成像结果进行相位抽取并计算所述待成像物体不同位置处的投影厚度，根据所述投影厚度确定所述待成像物体结构的相位信息；根据所述相位信息，对所述待成像物体进行缺陷检测；
所述单材料运算单元利用
Figure FDA0004007442860000031
估计所述待成像物体不同位置处的单材料投影厚度，这里
Figure FDA0004007442860000032
代表傅立叶逆变换，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率，
Figure FDA0004007442860000033
δ和β分别对应所述待成像物体的相位和吸收因子，I0(x，y)为经过所述待成像物体前的所述光源发射的X射线能量信号，λ为所述X射线的波长，R2为所述待成像物体后表面到所述探测器的距离；
所述多材料运算单元利用
Figure FDA0004007442860000034
估计所述待成像物体不同位置处的多材料投影厚度，这里
Figure FDA0004007442860000041
代表傅立叶逆变换，u，v分别是横轴和纵轴方向的空间频率，
Figure FDA0004007442860000042
δ和β分别对应所述待成像物体的相位和吸收因子，I0(x，y)为经过所述待成像物体前的所述光源发射的X射线能量信号，λ为所述X射线的波长，R2为所述待成像物体后表面到所述探测器的距离，
Figure FDA0004007442860000043
11.如权利要求10所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测模块包括单材料运算单元以及多材料运算单元。
12.如权利要求11所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，所述单材料运算单元利用单材料相位抽取公式对所述成像结果进行相位抽取，并估计所述待成像物体不同位置处的单材料投影厚度；根据所述单材料投影厚度，获得所述待成像物体的单材料相位信息。
13.如权利要求11所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，所述多材料运算单元利用多材料相位抽取公式对所述成像结果进行精确的相位抽取，确定所述待成像物体不同位置处的多材料投影厚度；根据所述多材料投影厚度，获得所述待成像物体的多材料相位信息。
14.如权利要求10所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，所述同轴相称成像参数包括所述光源到所述待成像物体的距离R1，所述待成像物体到所述探测器的距离R2，其中，R1为200cm，R2为100cm。
15.如权利要求10所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，通过放置刀口器具在所述待成像物体的平面位置，连续采集m幅图像，从每幅所述图像获取不同位置的刀口截面曲线n条，而后将m*n条所述刀口截面曲线进行平均，再对平均曲线求导数，所述缺陷检测模块获得所述放射成像系统的系统传递函数MTF(u，v)及其曲线。
16.如权利要求15所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，m为15，n为50。
17.如权利要求10所述的基于多材质物体相位提取的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测模块还包括分类单元，用于对所述待成像物体缺陷检测后进行分类。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110376222B (zh) * 2019-07-04 2021-10-12 天津大学 一种面向非理想同轴相衬成像的多材料相位抽取方法
CN113418940B (zh) * 2021-06-24 2023-03-14 电子科技大学 一种基于x射线示踪颗粒的检测方法及检测装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4677438A (en) * 1984-10-31 1987-06-30 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for detecting an object or a condition indicating a defect in a medium
CN101023376A (zh) * 2004-07-23 2007-08-22 比约恩·A·J·安杰尔森 超声成像
JP2008140360A (ja) * 2006-11-02 2008-06-19 Konica Minolta Holdings Inc 画像照合装置
CN105486693A (zh) * 2016-01-19 2016-04-13 中国科学技术大学 一种无损检测高精度元件缺陷的方法
CN106556612A (zh) * 2016-11-04 2017-04-05 立讯精密工业（昆山）有限公司 一种基于相位信息的连接器缺陷检测方法
CN106596594A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 天津大学 一种基于成像系统特性的x射线相位成像方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7448269B2 (en) * 2003-08-12 2008-11-11 Northwestern University Scanning near field ultrasound holography
EP1980843A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-15 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Method and apparatus for detecting defects in optical components.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4677438A (en) * 1984-10-31 1987-06-30 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for detecting an object or a condition indicating a defect in a medium
CN101023376A (zh) * 2004-07-23 2007-08-22 比约恩·A·J·安杰尔森 超声成像
JP2008140360A (ja) * 2006-11-02 2008-06-19 Konica Minolta Holdings Inc 画像照合装置
CN105486693A (zh) * 2016-01-19 2016-04-13 中国科学技术大学 一种无损检测高精度元件缺陷的方法
CN106556612A (zh) * 2016-11-04 2017-04-05 立讯精密工业（昆山）有限公司 一种基于相位信息的连接器缺陷检测方法
CN106596594A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 天津大学 一种基于成像系统特性的x射线相位成像方法

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