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入 门篇3

第1章 引言3

1.1从“盒子里装的是什么”谈起3

1.2用未知数X定义的射线3

1.3无胶片照相技术4

1.4“要把西瓜切开才能看清楚”5

1.5传统断层成像技术6

1.6怎样才能免除重叠图像的干扰7

1.7历史性的突破8

1.8现代工业CT实例9

参考文献11

第2章 预备知识12

2.1数字化图像12

2.2投影13

2.3理解图像重建的概念15

2.4投影数据和正弦图18

2.5与CT应用相关的几个物理问题21

2.5.1射线与物质的相互作用21

2.5.2不可抗拒的统计规律26

2.5.3部分体积效应26

2.5.4射线的多色性和硬化28

参考文献29

第3章 工业CT的基本组成31

3.1工业CT常用的两种扫描模式31

3.2工业CT系统常用的射线源35

3.3射线探测器和准直器42

3.3.1分立探测器42

3.3.2面探测器43

3.3.3准直器45

3.4数据采集系统46

3.5扫描机械系统47

3.6计算机硬件和软件48

3.7辅助系统（辅助电源和安全系统）49

参考文献50

第4章 工业CT系统的性能和指标51

4.1工业CT的性能参数概述51

4.2图像对比度54

4.3点扩散函数和调制传递函数55

4.3.1点扩散函数对CT图像的影响55

4.3.2调制传递函数对CT图像的影响57

4.4噪声对CT图像的影响59

4.5 CDD曲线60

4.6伪像概述61

4.7工业CT系统的验收和指标测定62

4.7.1检测空间分辨率的传统模体和方法63

4.7.2检测密度分辨率的传统模体和方法64

4.7.3圆盘法检测空间分辨率和密度分辨率65

参考文献67

第5章 工业CT的安装、调试和使用68

5.1安装安全注意事项68

5.2工业CT的安装与预调69

5.2.1土建施工69

5.2.2主体设备机械安装70

5.2.3主机设备电器安装71

5.2.4机电系统冷运行72

5.2.5 X射线机出束试验和正式运行前的辐射安全检查72

5.2.6探测器-准直器位置的进一步调整72

5.3工业CT系统的精细调整73

5.3.1探测器效率校正73

5.3.2 DR扫描流程和工业CT各种扫描流程调试74

5.3.3旋转中心位置的确定——薄壁圆筒法75

5.3.4旋转中心在不同扫描位置下的校正75

5.4 CT系统总体性能指标测定和功能调试75

5.4.1工业CT切层位置的确定75

5.4.2 CT值的标准化处理和标定76

5.4.3功能调试和总体性能指标测定77

5.5工业CT运行操作79

5.5.1工业CT系统运行需要注意的事项79

5.5.2工业CT系统工作流程80

5.6工业CT的辐射安全措施81

5.6.1安全系统的构成81

5.6.2安全联锁及故障处理流程83

5.7工业CT测试结果的观测83

参考文献86

第6章 工业CT系统的选择和设计87

6.1工业CT系统的两类技术参数87

6.2空间分辨率和技术数据之间的关系88

6.3密度分辨率和技术数据之间的关系91

6.4选择CT系统时值得注意的几个问题93

6.4.1工件尺寸对系统性能的影响93

6.4.2探测器尺寸及数量的选择95

6.4.3测试技术指标时的技术条件95

6.4.4三维图像重建和三维反演技术的应用95

6.4.5 DR方法的有限检测能力96

6.4.6扫描方式的选择96

6.5工业CT系统设计举例97

参考文献101

中 级篇105

第7章CT扫描数据采集技术105

7.1 X射线在物质中的能量转移105

7.2比释动能和X射线强度的估算方法106

7.3辐射探测器108

7.3.1工业CT用辐射探测器的主要特点108

7.3.2工业CT常用辐射探测器109

7.4探测器效率114

7.4.1量子转换效率114

7.4.2准直器114

7.4.3 X射线在探测器阵列中的能量沉积116

7.5辐射探测器测量数据的预处理117

7.5.1射线源强度的校正117

7.5.2辐射探测效率器的能量响应特性的校正117

7.6数据采集系统的电子电路118

7.6.1关于电子电路的基本考虑118

7.6.2电子电路的结构118

参考文献121

第8章 工业CT图像重建算法122

8.1预备知识122

8.1.1 Radon变换123

8.1.2 Fourier变换123

8.1.3中心切片定理124

8.2平行束投影的几种重建算法126

8.2.1直接Fourier变换重建算法126

8.2.2滤波反投影重建算法126

8.2.3 Radon反演算法128

8.3平行束投影的反投影滤波重建算法129

8.3.1一元函数的Hilbert变换129

8.3.2有限区间上的Hilbert逆变换130

8.3.3图像的Hilbert变换130

8.3.4图像的Hilbert变换图像与投影的关系131

8.4扇束滤波反投影重建算法132

8.4.1扇束扫描几何参数和坐标系统132

8.4.2扇束滤波反投影重建公式133

8.5 RT扫描模式的反投影滤波重建算法135

8.5.1转台多次偏置的RT扫描模式136

8.5.2转台单侧多次偏置的RT扫描的DBP公式136

8.5.3算法实现步骤139

8.5.4数值实验139

8.6迭代重建算法142

8.6.1 CT图像重建离散模型143

8.6.2离散模型的常用求解方法144

8.6.3代数重建算法144

8.6.4优化问题和Richardson迭代算法146

8.6.5 EM迭代算法148

8.6.6子集排序迭代算法148

8.7锥束CT重建算法简介149

参考文献150

第9章 计算机仿真与CT伪像152

9.1计算机仿真152

9.2计算机仿真在工业CT中的应用152

9.3仿真头部模型和仿真数据的产生153

9.4物理相关性能的计算机仿真156

9.5 CT伪像的仿真实验157

9.6伪像形貌分类158

参考文献159

第10章CT相关技术161

10.1三维图像的显示（可视化）方法161

10.1.1基于等值面的体绘制163

10.1.2直接体绘制164

10.1.3三维重建图像绘制中的关键技术165

10.2工业CT在反向工程和先进制造技术中的应用167

10.2.1逆向工程的概念167

10.2.2逆向工程的应用168

10.2.3逆向工程的一般过程168

10.2.4数据采集技术169

10.2.5 CT数据采集169

10.2.6 CT图像处理170

10.2.7基于CT检测的几何模型重建171

参考文献174

第11章 相衬CT176

11.1引言176

11.2 X射线的性质177

11.3相位和相位信号178

11.4相位衬度成像的原理和方法178

11.5非相干光源相位衬度成像的原理180

11.6相位衬度三维成像技术的发展182

11.6.1相位衬度三维成像的条件183

11.6.2相位衬度三维成像的基本原理183

11.7相位衬度成像的回顾和展望185

11.7.1相位衬度三维成像的理论发展185

11.7.2非相干光源相位衬度三维成像186

11.7.3纳米分辨相位衬度三维成像光学186

11.7.4散射衬度三维成像186

11.8结束语187

参考文献187