计算机分层成像技术概述.PDFVIP

第 23 卷 第 5 期 CT 理论与应用研究 Vol.23, No.5 2014 年 9 月（883-892） CT Theory and Applications Sep., 2014 万欣, 刘锡明, 吴志芳. 计算机分层成像技术概述[J]. CT 理论与应用研究, 2014, 23(5): 883-892. Wan X, Liu XM, Wu ZF. Review of computed laminography[J]. CT Theory and Applications, 2014, 23(5): 883-892. 计算机分层成像技术概述? 万欣 a,b?，刘锡明 a,b，吴志芳 a,b （清华大学 a.核能与新能源技术研究院；b.核检测技术北京市重点实验室，北京 100084） 摘要：计算机断层成像（CT）需要对物体进行 360°扫描，由于几何限制及 X 射线在纵向的高吸 收率，使得其在大构件尤其是板状构件的检测方面具有局限性，在这些情况下，计算机分层成 像（CL）提供了一种有效的方法。本文首先总结近年来国内外关于 CL 的研究成果，然后系统地 阐述 CL 成像的原理、重建算法以及应用，最后在成像质量方面比较 CL 和 CT。 关键词：计算机分层成像；X 射线；重建算法；板状构件 文章编号：1004-4140（2014）05-0883-10 中图分类号：TP 391.41 文献标志码：A 计算机断层成像（Computed Tomography，CT）是一项较为成熟的无损检测技术，能够 有效地对物体内部结构进行成像分析，已广泛应用于于工业、医学和航空等领域。然而 CT 存在两个缺陷，首先，CT 需要对物体进行 360°扫描，针对某些检测场景，如被测件不易旋 转，或检测空间有限，无法实现全角度测量，造成信息缺失以致产生图像伪影；其次，对 于长度和厚度比值较大的板状构件，当射线束与构件接近平行时，透射强度非常低，检测 效果很差。这些问题使得 CT 在大构件尤其是板状构件的检测方面具有局限性，例如多层印 刷电路板、机翼或者卫星太阳能板，而计算机分层成像（Computed Laminography，CL）技 术则是一种有效的方法。 分层成像法发展较早，在 Fu 等[1]的文中提到，1916 年，法国皮肤科医生 Andre Bocage 就提出经典分层成像法，可以对物体特定深度的放射横截面成像；1932 年，de Plantes 首 次进行实验对物体分层成像，证明理论上可能通过一系列 X 射线照射得到无数的物体放射 横截面；1969 年，Garrison 搭建了一个三维射线照相模型验证了 de Plantes 的理论；一 直到 70 年代，分层成像法主要应用于医学诊断，然而由于其相对分辨率低、机械扫描系统 复杂以及每次测量只有焦平面能清晰成像等缺点，该方法逐渐被快速发展起来的 CT 所取代； 80 年代，数字探测技术和计算机技术的发展，使得分层成像法重新焕发生机，虽然 CT 技术 仍是主要的探测成像手段，CL 在某些领域却有着独特优势。 在国外，1995 年，Zhou 等[2]研发了一种用于检测大型或平板构件的 X 源 CL 系统，并实 验检测印刷电路板和焊缝，得到较好的结果；1999 年，Gondrom 等[3]撰文系统地介绍了 CL 的发展历史、原理和工业应用；2009 年，Helfen 等[4]提出了一种针对弱吸收差异板状构件 的同轴相衬三维 CL 成像技术，可以对构件内部不同位置以微米量级的分辨率进行无损成像；