X射线工业CT成像过程复杂伪影抑制方法综述

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作者 杨富强 杨瑶 +1 位作者 李志翔 黄魁东 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期687-704,共18页

X射线工业计算机断层(Computerized tomography,CT)技术是一种先进的非接触式无损三维检测技术,能在无损伤情况下以灰度图像的形式对物体内部结构进行全面、详细地分析,在航空航天、工业生产、安检等领域发挥着重要的作用.针对工业CT伪... X射线工业计算机断层(Computerized tomography,CT)技术是一种先进的非接触式无损三维检测技术,能在无损伤情况下以灰度图像的形式对物体内部结构进行全面、详细地分析,在航空航天、工业生产、安检等领域发挥着重要的作用.针对工业CT伪影严重降低图像质量问题,对工业CT成像过程复杂伪影形成机理进行分析,对不同类型伪影抑制方法进行归纳总结.阐述了基于射线衰减、探测器及高密度差异、采样数据及重建等不同过程伪影成因及伪影消除相关算法的最新技术进展,并对近年来人工智能深度学习背景下新兴的基于深度学习及神经网络的工业CT无损检测研究与发展方向进行了总结和展望. 展开更多

关键词 工业CT 伪影抑制 深度学习 智能检测

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涡轮叶片气膜孔制造及检测技术发展与展望 被引量：1

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作者 杨泽南 查海勇 +5 位作者 黄子婴 许骏杰 梁威 张朕 王振栋 黄魁东 《失效分析与预防》 2023年第1期14-20,共7页

涡轮叶片作为航空发动机最核心的热端部件,在叶身加工气膜冷却孔是提高叶片承温能力的必然趋势。目前主流制孔工艺方法包括电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)与激光加工。其中,电火花制孔工艺最成熟,成本效率优势最为明显,广泛应用于多... 涡轮叶片作为航空发动机最核心的热端部件,在叶身加工气膜冷却孔是提高叶片承温能力的必然趋势。目前主流制孔工艺方法包括电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)与激光加工。其中,电火花制孔工艺最成熟,成本效率优势最为明显,广泛应用于多种型号叶片;电化学制孔可以满足“无重熔层、无微裂纹、无热影响区”的孔壁质量验收要求,但对异型孔加工能力不足限制其应用前景;长脉冲激光主要应用于静子件及燃机叶片的制孔,近些年随着超快激光技术的迅猛发展,孔壁加工精度及质量得到显著提升,使其在叶片转子件的制孔中也获得应用。此外,采用磨粒流、磁力研磨等气膜孔后处理工艺可消除孔口相贯线锐边,避免应力集中效应导致锐边起裂。目前,气膜孔检测技术的工程化应用滞后于加工技术,但对于叶片制孔质量控制与验收标准制定具有重要意义,亟需建立相关标准将先进测试表征方法应用于工程生产中,并长期助力智能制造技术发展。 展开更多

关键词 气膜冷却孔 电火花加工 电化学加工 超快激光加工 磨粒流处理

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基于森林球的工业CT测量不确定度评定与分析

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作者 杨泽南 黄子婴 +2 位作者 查海勇 周立媛 黄魁东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1672-1683,共12页

针对工业CT实际检测中涉及的零件材质与尺度跨度较大,且采用非金属森林球来评定工业CT测量不确定度存在适用性和可靠性不足的问题,基于不同材质森林球进行了工业CT测量不确定度评定,获得了标准器材质对测量不确定度的影响规律。根据工... 针对工业CT实际检测中涉及的零件材质与尺度跨度较大,且采用非金属森林球来评定工业CT测量不确定度存在适用性和可靠性不足的问题,基于不同材质森林球进行了工业CT测量不确定度评定,获得了标准器材质对测量不确定度的影响规律。根据工业CT的常用测量范围,设计制作了3种不同材质的森林球标准器,并用三坐标测量机进行标定,然后采用工业CT分别扫描和测量计算,实现了对不同材质森林球直径及球心距的测量不确定度评定。实验结果表明:材质对球直径测量的扩展不确定度影响不显著;球心距测量的扩展不确定度随尺寸的增大而增大,其中非金属陶瓷球和红宝石球标准器的扩展不确定度均值相当,平均值约为0.0035 mm,而钢球标准器则较之增大了3.4倍,达到0.0122 mm;球心距测量存在明显的系统误差,标准器材质的影响不显著。基于不同材质森林球的球心距测量对工业CT测量不确定度标准器的选用及校准具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 工业CT 测量不确定度 森林球 几何尺寸

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一种基于STL样本的锥束CT快速仿真方法 被引量：10

4

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 刘晶 毛海鹏 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2578-2582,共5页

针对STL样本基元,根据锥束CT仿真投影的特点,研究了一套基于八叉树的锥束CT仿真投影快速计算方法,并采用SIMD技术对投影计算中的关键部分进行并行计算,进一步提高了生成仿真投影图象的速度。实验结果表明,在保证投影图象精度的前提下,... 针对STL样本基元,根据锥束CT仿真投影的特点,研究了一套基于八叉树的锥束CT仿真投影快速计算方法,并采用SIMD技术对投影计算中的关键部分进行并行计算,进一步提高了生成仿真投影图象的速度。实验结果表明,在保证投影图象精度的前提下,该方法较之于UG样本投影计算有65～90倍左右的加速比,极大地提高了锥束CT仿真投影的计算速度,增强了仿真系统的实用性。 展开更多

关键词 锥束CT 投影仿真 STL样本 八叉树

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基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正方法 被引量：5

5

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 孔永茂 王凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1873-1877,共5页

根据锥束CT射束硬化机理,提出一种基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从原始投影图像重建的序列切片图像中得到中心切片和斜切片的轮廓信息,然后根据实际扫描时的锥束CT成像系统参数建立重投影坐标系,通过射线与切... 根据锥束CT射束硬化机理,提出一种基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从原始投影图像重建的序列切片图像中得到中心切片和斜切片的轮廓信息,然后根据实际扫描时的锥束CT成像系统参数建立重投影坐标系,通过射线与切片轮廓重投影到平板探测器上的求交计算,得到射线穿越物体长度与投影灰度之间的对应关系,最后拟合射束硬化曲线并校正射束硬化伪影。仿真与实际校正结果均表明,该方法可简单有效地消除锥束CT的射束硬化伪影。 展开更多

关键词 射束硬化 锥束CT 切片轮廓 重投影 伪影校正

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DR/CT成像系统的曝光参数建模及快速优化方法 被引量：4

6

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 李明君 张华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期981-986,共6页

针对工业DR/CT成像系统中曝光参数难以快速优化确定的问题,提出了一种简便的曝光参数优化方法。首先根据射线成像的辐射量及探测器输出曲线的特性,推导了曝光参数模型的表达式,然后选用对比度和信噪比来表征DR/CT图像的质量,分析了曝光... 针对工业DR/CT成像系统中曝光参数难以快速优化确定的问题,提出了一种简便的曝光参数优化方法。首先根据射线成像的辐射量及探测器输出曲线的特性,推导了曝光参数模型的表达式,然后选用对比度和信噪比来表征DR/CT图像的质量,分析了曝光参数与图像质量的关系,给出了曝光参数优化的目标函数,进而确定了曝光参数优化的3个准则。实验中针对具体成像系统建立了曝光参数模型,实现了曝光优化参数的快速获取,显著提高了成像质量和检测效率。 展开更多

关键词 曝光参数 图像质量 快速优化 DR CT

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理想材料零件的锥束CT投影仿真 被引量：3

7

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 毛海鹏 刘远 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期157-162,共6页

针对锥束CT在理想材料零件研制中的应用需求,给出了基于拓展体素模型的CT仿真零件材料信息表示方法.在体素模型的投影图像仿真计算中,提出了一种三维射束与体素模型的快速遍历与求交算法,并结合Simpson积分公式实现了投影直线积分的高... 针对锥束CT在理想材料零件研制中的应用需求,给出了基于拓展体素模型的CT仿真零件材料信息表示方法.在体素模型的投影图像仿真计算中,提出了一种三维射束与体素模型的快速遍历与求交算法,并结合Simpson积分公式实现了投影直线积分的高效高精度计算.实验结果验证了该算法的有效性. 展开更多

关键词 锥束CT 理想材料零件 投影仿真 体索遍历 Simpson积分

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锥束CT混合检测样本建模与投影仿真 被引量：4

8

作者 黄魁东 张定华 毛海鹏 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第12期366-369,共4页

根据锥束CT仿真原理,设计了仿真系统的功能结构和数据模型,提出并实现了混合检测样本的建模方法和装配技术,在此基础上研究了射线与混合检测样本求交的一般算法,并给出了一个验证实例。实验结果表明,该锥束CT仿真系统具备对多零件、多... 根据锥束CT仿真原理,设计了仿真系统的功能结构和数据模型,提出并实现了混合检测样本的建模方法和装配技术,在此基础上研究了射线与混合检测样本求交的一般算法,并给出了一个验证实例。实验结果表明,该锥束CT仿真系统具备对多零件、多材质、多类型的混合检测样本进行投影仿真的能力,可以满足面向复杂工业零部件的锥束CT仿真需求。 展开更多

关键词 锥束计算机断层扫描成像 混合检测样本 投影仿真 求交

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基于锥束CT切片图像的复杂零件三维表面重构 被引量：2

9

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 王凯 毛海鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第21期2287-2292,共6页

根据锥束CT切片图像的特点,提出了一种面向复杂零件的三维表面重构新方法:首先采用3D亚体素边缘检测算法提取序列切片图像的高精度封闭轮廓,并重构出切片轮廓的拓扑信息,然后采用一种改进的基于截面属性的轮廓分割算法得到若干组局部结... 根据锥束CT切片图像的特点,提出了一种面向复杂零件的三维表面重构新方法:首先采用3D亚体素边缘检测算法提取序列切片图像的高精度封闭轮廓,并重构出切片轮廓的拓扑信息,然后采用一种改进的基于截面属性的轮廓分割算法得到若干组局部结构轮廓集,最后对这些轮廓集进行叠加与拼合,形成零件的整个三维表面。实验结果表明,该方法分割轮廓准确,稳定性好,对具有复杂内外结构的零件,可确保其重构结果的拓扑正确性。 展开更多

关键词 锥束CT 三维表面重构 轮廓分割 三角剖分

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锥束CT图像的自适应滤波预处理方法 被引量：3

10

作者 黄魁东 张定华 金炎芳 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1025-1029,共5页

根据锥束CT系统噪声的性质与序列切片图像的特点,提出一种锥束CT图像的自适应滤波预处理方法。首先建立噪声判断准则,将当前滤波像素的噪声分为两类:对于高斯噪声,采用自适应中心加权的改进均值滤波算法处理,并提出用高斯噪声的层间标... 根据锥束CT系统噪声的性质与序列切片图像的特点,提出一种锥束CT图像的自适应滤波预处理方法。首先建立噪声判断准则,将当前滤波像素的噪声分为两类:对于高斯噪声,采用自适应中心加权的改进均值滤波算法处理,并提出用高斯噪声的层间标准差估计取代层内偏移窗口标准差估计,提高了对序列图像进行滤波的准确性;对于脉冲噪声,采用自适应中值滤波算法处理。通过叶片蜡模的锥束CT切片图像预处理实验,表明该方法在去除噪声和保护细节两方面均表现良好。 展开更多

关键词 自适应滤波 噪声判别 预处理 序列切片图像 锥束CT

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基于分段硬化曲线的X射线CT射束硬化校正方法 被引量：4

11

作者 黄魁东 张定华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2581-2584,共4页

研究了X射线CT射束硬化的形成机理,分析了射束硬化校正的常用方法,建立了以投影灰度为自变量的射束硬化校正模型,从而降低了射束硬化校正的计算难度。分析了采用多项式拟合射束硬化曲线的优缺点,提出一种基于多项式的分段硬化曲线表达... 研究了X射线CT射束硬化的形成机理,分析了射束硬化校正的常用方法,建立了以投影灰度为自变量的射束硬化校正模型,从而降低了射束硬化校正的计算难度。分析了采用多项式拟合射束硬化曲线的优缺点,提出一种基于多项式的分段硬化曲线表达新方法。该方法首先采用过原点的多项式曲线拟合硬化数据,然后通过所得多项式曲线的曲率变化,判断该曲线在拟合区间两端是否出现振荡,并对振荡部分的多项式曲线采用幂函数曲线进行替换,同时保证各段曲线在连接点处C1连续(曲线的C1连续定义为,两条曲线交于一点且在交点处的一阶导数相等)。计算机CT仿真实验结果表明,该方法对理想CT图像和含噪CT图像的射束硬化校正,均表现出良好的稳定性,并可基本消除射束硬化造成的伪影。 展开更多

关键词 射束硬化 X射线 CT 硬化曲线 分段

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基于框架和组件技术的锥束CT应用平台设计与实现 被引量：1

12

作者 黄魁东 张定华 +3 位作者 毛海鹏 程云勇 刘晶 王凯 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2006年第10期208-211,共4页

为使锥束CT应用于航空发动机的研制,采用面向对象的框架和组件技术设计并实现了锥束CT应用平台软件。通过锥束CT应用的领域分析,提出其框架模型;从功能上分割框架模型,得到各组件模块,并阐述了关键组件的技术实现方法。使用M icrosoftV ... 为使锥束CT应用于航空发动机的研制,采用面向对象的框架和组件技术设计并实现了锥束CT应用平台软件。通过锥束CT应用的领域分析,提出其框架模型;从功能上分割框架模型,得到各组件模块,并阐述了关键组件的技术实现方法。使用M icrosoftV isual C++6.0/MFC和VTK(V isualization Tool-K it)完成锥束CT应用平台的框架和组件开发,突破了限制检测系统的一些瓶颈问题,为锥束CT在企业的实际应用打下基础。 展开更多

关键词 锥束CT 软件开发 框架 组件 涡轮叶片

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基于配准模型仿真的锥束CT射束硬化校正方法 被引量：1

13

作者 黄魁东 张定华 王凯 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1164-1167,共4页

根据锥束CT射束硬化机理,提出一种实际扫描与仿真投影相结合的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从实际重建的零件序列切片图像中提取轮廓点集,然后采用初始-精确两步配准算法配准测量点集和CAD模型,并对配准后的CAD模型进行投影仿真,... 根据锥束CT射束硬化机理,提出一种实际扫描与仿真投影相结合的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从实际重建的零件序列切片图像中提取轮廓点集,然后采用初始-精确两步配准算法配准测量点集和CAD模型,并对配准后的CAD模型进行投影仿真,得到射线在各成像点上穿越零件的长度,最后采用新的指数函数拟合长度-灰度曲线并据此校正射束硬化伪影。仿真与实际校正结果均表明,该方法可基本消除射束硬化伪影且简单实用。 展开更多

关键词 射束硬化 锥束CT 模型配准 投影仿真 伪影校正

原文传递

一种三维表面重构中的轮廓集拼合新方法 被引量：1

14

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 王凯 毛海鹏 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2006年第6期221-224,共4页

针对切片级三维表面重构中的难点,提出了一种拼合轮廓集的新方法通过对待拼合的轮廓集首尾轮廓进行平面三角剖分方向的判别,将空间轮廓集拼合的三维问题转化为平面多连通域三角剖分的二维问题,并改进了现有的平面多连通域三角剖分算法,... 针对切片级三维表面重构中的难点,提出了一种拼合轮廓集的新方法通过对待拼合的轮廓集首尾轮廓进行平面三角剖分方向的判别,将空间轮廓集拼合的三维问题转化为平面多连通域三角剖分的二维问题,并改进了现有的平面多连通域三角剖分算法,巧妙地解决了切片级重构中的轮廓分支对应问题。实验表明,该方法能准确完成复杂轮廓集的表面拼合,具有良好的适应性。 展开更多

关键词 轮廓集拼合 三维表面重构 平面三角剖分

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低对比度锥束CT图像缺陷分割算法 被引量：1

15

作者 黄魁东 张定华 金炎芳 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期132-136,共5页

根据锥束CT图像的特点,通过获取切片图像中的灰度拓扑结构,将整幅图像中的低对比度分割问题转化为在局部拓扑结构中的较高对比度分割问题。然后针对每个拓扑结构,根据设置的2个阈值和4个检测模板,判断当前模板区域是缺陷区域、噪声区域... 根据锥束CT图像的特点,通过获取切片图像中的灰度拓扑结构,将整幅图像中的低对比度分割问题转化为在局部拓扑结构中的较高对比度分割问题。然后针对每个拓扑结构,根据设置的2个阈值和4个检测模板,判断当前模板区域是缺陷区域、噪声区域或者背景材质区域,并将4个方向的检测结果相加得到该拓扑结构的检测结果,最终的检测结果为各拓扑结构的检测结果之和。对空心涡轮叶片蜡模锥束CT图像的实验表明,该算法可有效提取低对比度缺陷信息。 展开更多

关键词 低对比度 拓扑结构 缺陷分割 锥束CT

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基于锥束CT的两类三维表面重构方法比较研究

16

作者 黄魁东 张定华 +2 位作者 王凯 毛海鹏 刘晶 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2006年第3期162-164,共3页

目前锥束CT的三维重构主要采用面绘制,其方法有两类,即体素级重构和切片级重构。在对比两类方法的基础上,提出了一种新的二维切片轮廓重构与三维表面重构相结合的切片级重构方法,然后以标准MC算法和该算法分别对两个实例进行重构并比较... 目前锥束CT的三维重构主要采用面绘制,其方法有两类,即体素级重构和切片级重构。在对比两类方法的基础上,提出了一种新的二维切片轮廓重构与三维表面重构相结合的切片级重构方法,然后以标准MC算法和该算法分别对两个实例进行重构并比较。结果表明,该算法更适合工业产品的三维表面重构。 展开更多

关键词 锥束CT 三维表面重构 体素级重构 切片级重构 MC算法

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基于锥束CT图像的数字样品建模方法研究

17

作者 黄魁东 张定华 +1 位作者 王凯 张顺利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第21期2612-2616,共5页

提出了一种同时包含物体内部材料分布和表面几何信息的数字样品概念,研究并实现了基于锥束CT图像的数字样品建模方法。在材料建模方面,根据材料识别提出了一种计算材料相分布的方法;在几何建模方面,针对锥束CT图像的特点,提出并实现了... 提出了一种同时包含物体内部材料分布和表面几何信息的数字样品概念,研究并实现了基于锥束CT图像的数字样品建模方法。在材料建模方面,根据材料识别提出了一种计算材料相分布的方法;在几何建模方面,针对锥束CT图像的特点,提出并实现了一种局部结构重构和整体拓扑重构相结合的三维物体表面重构新方法。实验表明,该研究为三维物体内部结构和表面信息的测量重构提供了一种可行的新建模方法和实现技术。 展开更多

关键词 锥束CT 数字样品 材料分布 表面重构

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锥束ART算法快速图像重建 被引量：19

18

作者 张顺利 张定华 +1 位作者 黄魁东 程云勇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期887-892,共6页

针对锥束ART算法重建速度慢的问题,提出了一种基于投影的三维射线与体素的快速遍历和求交算法。该算法将三维射线投影到两个互相垂直的平面上,通过计算投影线与投影平面的相交情况来确定三维射线穿过体素的索引及长度。利用该算法在图... 针对锥束ART算法重建速度慢的问题,提出了一种基于投影的三维射线与体素的快速遍历和求交算法。该算法将三维射线投影到两个互相垂直的平面上,通过计算投影线与投影平面的相交情况来确定三维射线穿过体素的索引及长度。利用该算法在图像重建过程中实时计算权因子,不仅节省了大量的内存空间,而且提高了投影和反投影运算的速度。基于该算法的特点,在重建过程中采用了一种按列优先的策略,减少了不必要的计算,大大提高了重建速度。仿真实验表明,该算法非常有效,与传统的Siddon算法相比取得了17倍以上的重建加速比。 展开更多

关键词 锥束CT 图像重建 ART算法 体素遍历

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一种改进的基于Facet模型的亚体素表面检测算法 被引量：11

19

作者 王凯 张定华 +1 位作者 赵歆波 黄魁东 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期343-347,共5页

在基于CT的工业应用中,常常需要从CT切片序列获得实体的3D高精度表面信息。介绍了一种基于Facet模型的亚体素表面检测算法,并针对其计算效率低的问题,给出了一种3DFacet模型的加速算法。该改进算法将Facet模型的三维卷积核分解为3个一... 在基于CT的工业应用中,常常需要从CT切片序列获得实体的3D高精度表面信息。介绍了一种基于Facet模型的亚体素表面检测算法,并针对其计算效率低的问题,给出了一种3DFacet模型的加速算法。该改进算法将Facet模型的三维卷积核分解为3个一维卷积核,使算法复杂度从O(m3)降低到O(3m),并采用增量算法解决了由此产生的存储空间问题。通过对仿真图像的实验,验证了该算法的效率和精度,表明该算法在保持原始算法精度的同时,处理速度提高了约两倍。 展开更多

关键词 工业CT 表面检测 亚像素级精度 亚体素级精度 FACET模型

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基于预分割轮廓的CT图像亚体素表面检测方法 被引量：8

20

作者 查方龙 张定华 +2 位作者 黄魁东 张亮 李明君 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1308-1314,共7页

针对基于CT(computed tomography)图像检测分析中的点云提取精度与完整性问题,提出一种基于预分割轮廓的高精度、高完整性的亚体素表面检测方法。首先采用Otsu分割算法提取CT图像的体素级轮廓点集,并以此作为粗定位轮廓自适应地生成用... 针对基于CT(computed tomography)图像检测分析中的点云提取精度与完整性问题,提出一种基于预分割轮廓的高精度、高完整性的亚体素表面检测方法。首先采用Otsu分割算法提取CT图像的体素级轮廓点集,并以此作为粗定位轮廓自适应地生成用于亚体素表面检测的完备感兴趣区域(region of interest,ROI);然后提出一种基于梯度非极大值抑制的表面体素判定方法,避免了梯度阈值选择难题;最后基于3D Facet模型定位亚体素级表面点位置。实验结果表明,该方法能有效改善传统亚体素检测方法的轮廓丢失、伪边严重等问题,轮廓定位误差小于0.2个体素,同时能够取得3倍以上的计算加速比。 展开更多

关键词 CT图像 表面检测 自适应感兴趣区域 3D FACET模型 亚体素精度

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