CN112033982A - 一种基于能谱的3d打印无损检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，将X射线能谱处理得到离散的若干个能量的光子，且光子的能量分别为Ia‑In，光子穿过物体后剩下的能量分别为I1‑Im，则
Figure DDA0002586505250000011
ui为衰减系数，li为X射线穿过物体的长度。原有技术只能仿真单能X射线的正投数据，与设备上实际采集的结果差距较大。本发明可以仿真多能X射线的正投数据，得到的结果更接近设备采集的结果，为科研和研究算法提供有力的工具。

Description

一种基于能谱的3D打印无损检测方法
技术领域
本发明属于3D打印无损检测的技术领域，具体涉及一种基于能谱的3D打印无损检测方法。
背景技术
现有的3D打印零件的无损检测技术都是基于单能的X射线的正投算法，即假设物体的每个像素的衰减值是一个常数。或者将投影射线穿过的像素值直接相加，或者将投影射线穿过的像素值加权相加(以像素穿过每个像素的长度或者面积为权重)。
如图1所示，X射线的投影值等于μ1+μ5+μ6+μ7+μ11+μ12，但是实际3D打印零件检测时使用的X射线均是多能的，这种单能正投算法与实际采集到的投影图像灰度值差距较大，无法仿真真实的投影图像。设备使用的X射线是多能的，即X射线中光子的能量是不一样的，对于一个均匀物体，对不同能量的光子来说衰减系数是不一样的，因此不能简单的将一个像素的衰减系数设置为一个常数。通常而言，针对某设备使用的X光线，其X射线的能量通常满足二态分布，即以某个特定值为中心的分布。
在使用设备采集的真实的投影图像进行重建时，由于设备使用的X射线是多能的，重建后的图像上会有硬化伪影。然而，为了验证硬化伪影去除算法的好坏，有时候需要仿真数字模体，并且期望能够仿真多能X射线正投的投影值，这时候上述正投算法就无能为力了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于能谱的3D打印无损检测方法，本发明得到的投影值与实际设备采集得到的正投数据基本一致，从而可以仿真设备真实得到的数据，为科研和算法的验证提供更有力的工具。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种基于能谱的3D打印无损检测方法，将X射线能谱处理得到离散的若干个能量的光子，且光子的能量分别为Ia-In，光子穿过物体后剩下的能量分别为I1-Im，则：
Figure BDA0002586505230000011
其中：ui为衰减系数，
li为X射线穿过物体的长度。
为了更好地实现本发明，进一步的，物体投影值为
Figure BDA0002586505230000012
为了更好地实现本发明，进一步的，对X射线能谱进行微分处理得到离散的若干个能量的光子。
为了更好地实现本发明，进一步的，多能X射线的能量满足二态分布。
为了更好地实现本发明，进一步的，多能X射线的能量满足斜二态分布。
本发明的有益效果：
原有技术只能仿真单能X射线的正投数据，与设备上实际采集的结果差距较大。本发明可以仿真多能X射线的正投数据，得到的结果更接近设备采集的结果，为科研和研究算法提供有力的工具。
附图说明
图1为现有技术X射线的正投示意图；
图2为现有技术单能的X射线的正投算法示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于能谱的3D打印无损检测方法，当用某kVp的多能X射线扫描物体时，则可以根据kVp的值确定该多能X射线的能谱，即确定多能X射线中每个能量的光子的个数。通常而言，某KVP的多能X射线的能量满足二态分布(根据激励源的不同也可以是其他分布，比如斜二态分布等)。可以对这一分布的X射线能谱进行微分处理，得到离散的多个能量的光子，如Ia、Ib、Ic、…In。
下面以多能X射线包含Ia、Ib两种能量的光子来进行示例性说明。这时光子总能量为Ia+Ib。
先看能量Ia的光子，这时候是单能光子，即物体对于Ia的光子来说衰减系数是常数，假设衰减系数分别为μ1、μ2Λμn。假设X射线穿过每个像素的长度分别为l1、l2Λl16，则Ia穿过物体后剩下的能量为
Figure BDA0002586505230000021
其中
Figure BDA0002586505230000022
使用的是长度加权，这里可以直接相加或者使用面积加权等方法。
对于能量为Ib的光子，假设衰减系数分别为μ1′、μ2′Λμn′，则Ib穿过物体后，能量变为
Figure BDA0002586505230000023
则可以得到物体的投影值为
Figure BDA0002586505230000024
即得到多能X射线的正投值。
如图1所示，原有技术只能仿真单能X射线的正投数据，与设备上实际采集的结果差距较大。本发明可以仿真多能X射线的正投数据，得到的结果更接近设备采集的结果，为科研和研究算法提供有力的工具。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，将X射线能谱处理得到离散的若干个能量的光子，且光子的能量分别为Ia-In，光子穿过物体后剩下的能量分别为I1-Im，则：
Figure FDA0002586505220000011
其中：ui为衰减系数，
li为X射线穿过物体的长度。
2.根据权利要求1所述的一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，物体投影值为
Figure FDA0002586505220000012
3.根据权利要求1或2所述的一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，对X射线能谱进行微分处理得到离散的若干个能量的光子。
4.根据权利要求1所述的一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，多能X射线的能量满足二态分布。
5.根据权利要求1所述的一种基于能谱的3D打印无损检测方法，其特征在于，多能X射线的能量满足斜二态分布。
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