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如何理解工业CT的分辨率
2021-05-12 09:40:45 1

工业CT和医疗CT在基本原理和功能是相同的,但由于不同的检测对象,技术指标和系统结构具有很大的差异。医疗CT检测对象是人,是单一且确定的,性能指标和设备结构与标准相对规范;工业CT的检测对象则具有千种差异,例如工业产品,形状,组成,尺寸和重量,同时测量要求多种多样,进而带来了多样化的技术和结构。


CT技术被认为是20世纪后期的最大科技成果之一。成为医学测试或工业设备或部件的非破坏性测试和质量评估的重要手段。


CT系统的空间分辨率是重要的性能表征参数和CT检测质量保证的关键因素。空间分辨率是指能够将特定的最小几何细节从CT图像区分开,定量表现出两个细节特征的最小间隔,医学临床反映了小病变或结构的成像能力,工业CT则反映为区分细节特征的能力(如气孔,裂缝的辨别)。调制传递函数用于测试工业CT成像系统空间分辨率,可以定义为边界响应函数傅立叶变换的幅度,通常有两个测试方法在工业CT系统中测试调制传递函数,绘制MTF曲线,即圆盘法和线对卡法。


除了空间分辨率之外,密度分辨率还是确定CT性能和说明性图像质量的两个指标。空间分辨率是指当密度分辨率大于10%时可以在图像中显示的最小细节;密度分辨率是指解决组织之间的最小密度差异。两者都是相互限制的。空间分辨率与像素尺寸密切相关,通常是像素宽度的1.5倍。像素越小,数量越多,空间分辨率得到改善,图像越清晰。然而,在X射线源的总能量恒定的条件下,通过每个单元获得的光子的数量减小,导致密度分辨率降低。 CT的密度分辨率受到噪声和显示器的限制,噪声越小,显示器越大,密度分辨率越好。


空间分辨率是能够检测设备以区分精细对象。空间分辨率越高,更清晰的不同对象对检测图像的界面,可以区分的结构的大小越小。


密度分辨率是设备区分不同对象的能力。密度分辨率越高,图像上不同物体之间的差异越明显,越强的区分不同物质的能力。


影响密度分辨率的主要因素是信噪比,像素大小和细节特征尺寸。噪声源主要是量子噪声,电子元件噪声以及重建算法的噪声。根据Brooks公式,应增加射线源的剂量。当细节特征尺寸小于最小射束宽度时,密度分辨率与噪声和像素尺寸成正比,与最小射束宽度成反比;当细节特征尺寸大于等于最小射束宽度时,密度分辨率与噪声和像素尺寸成正比,与细节特征尺寸成反比。密度分辨率与检测对象的细节特征尺寸有关,要提高系统的密度分辨率,则要减小图像噪声和采样间隔,降低密度分辨率数值,提高密度分辨率。


在对细节特征尺寸小于最小射束宽度时的样品检测时降低空间分辨率可以获得更高的密度分辨率。在对细节特征尺寸大于等于最小射束宽度时,提高空间分辨率与提高密度分辨率并不矛盾,即采用高空间分辨率参数检测,不影响对检测对象密度的分辨。


总之,影响CT系统空间分辨率的主要因素是空间频率(即采样间隔或像素大小)和系统操作精度。采样间隔越小,CT图像的像素尺寸越高,图像的空间部分越强,需要高的操作精度,并且需要在数据采样期间精确位置。


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