ICS19.100 N78 中华人民共和国国家标准 GB/T26593—2011 无 损检测仪器 工业用X射线CT装置性能测试方法 Non-destructivetestinginstruments— PropertiestestmethodforperformanceofindustrialX-ray computedtomography(CT)equipment 2011-06-16发布 2011-11-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义及缩略语 1 …………………………………………………………………………………… 4 试验方法 2 ………………………………………………………………………………………………… 4.1 空间分辨力测试 2 ……………………………………………………………………………………… 4.2 密度分辨率测试 3 ……………………………………………………………………………………… 4.3 定位光标准确度测定 4 ………………………………………………………………………………… 4.4 层厚准确度测定 4 ……………………………………………………………………………………… 4.5 CT值标准差测定 5 …………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 圆盘标准试件 6 …………………………………………………………………… 附录B(资料性附录) 圆盘法测试的算法流程 7 ………………………………………………………… 附录C(规范性附录) 圆孔型测试卡法测试空间分辨率 10 ……………………………………………… 附录D(规范性附录) 空气间隙法测试密度分辨率 12 …………………………………………………… ⅠGB/T26593—2011 前 言 本标准附录A、附录C、附录D为规范性附录。 本标准附录B为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国试验机标准化技术委员会(SAC/TC122)归口。 本标准负责起草单位:辽宁仪表研究所、中国工程物理研究院应用电子学研究所、深圳市华测检测 技术股份有限公司。 本标准参加起草单位:丹东华日理学电气有限公司、丹东市无损检测设备有限公司、丹东市万全无 损检测仪器厂。 本标准主要起草人:武太峰、于志军、陈浩、郭冰、邵德峰、董殿刚、张宏。 ⅢGB/T26593—2011 无损检测仪器 工业用X射线CT装置性能测试方法 1 范围 本标准规定了工业用X射线CT装置(以下简称CT装置)性能测试的术语、定义、缩略语以及空间 分辨力、密度分辨率、定位光标准确度、层厚准确度、CT值标准差等试验方法。 本标准适用于工业CT装置的出厂检验和型式检验。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T12604.2 无损检测 术语 射线照相检测 3 术语和定义及缩略语 3.1 术语和定义 GB/T12604.2确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 空间分辨力 spatialresolution 工业CT装置鉴别和区分高对比度微小细节特征的最高能力。 3.1.2 密度分辨率 densityresolution 工业CT装置区分材料对比度密度特性变化的最高能力。 3.1.3 伪像 artifact 在CT图像上出现的与试件的结构及物理特性无关的图像特征。 3.1.4 标准试件 phantom 用来确定工业CT装置空间分辨力及密度分辨率等性能指标的试件。 3.1.5 调制传递函数 modulationtransferfunction 图像系统的调制度随空间频率的变化关系。它在数值上等于线扩展函数的一维傅立叶变换。 3.1.6 重建 reconstruction 射线穿过试件后的投影数据转换成代表试件截面衰减特性分布图像的计算过程。 3.1.7 像素 pixel 构成CT图像的基本单元。 3.1.8 切片厚度 slicethickness CT图像所对应的射线切割物体的厚度。 1GB/T26593—2011 3.1.9 线扩展函数 line-spreadfunction 理想的线状物质在重建图像上的响应或扩展函数。 3.1.10 调制度 modulation 图像系统对特定空间频率响应能力的度量。在CT图像上,它近似等于细节特征有效对比度和实 际对比度的比值。有效对比度是细节特征和背景的显示对比度;实际对比度是细节和背景的真实对 比度。 3.1.11 投影 projection 材料线性衰减系数分布函数沿着射线方向的线积分。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本标准: CDF———对比度鉴别函数(contrastdiscriminationfunction) CT———计算机层析或计算机断层扫描成像(computerizedtomography) ERF———边缘响应函数(edgeresponsefunction) MTF———调制传递函数(modulationtransferfunction) PSF———点扩展函数(pointspreadfunction) 注:理想的点状物质在重建图像(密度图像)上响应或扩展函数。 4 试验方法 4.1 空间分辨力测试 通常采用均匀圆盘法、线对测试卡法和圆孔型测试卡法(见附录C),推荐采用圆孔测试卡法。 4.1.1 概述 通过圆盘标准试件(见附录A)CT扫描图像得到圆盘边缘CT数据轮廓变化,获得ERF;对ERF求 导得到点扩展函数PSF;通过对PSF的傅立叶变换计算最终导出调制传递函数MTF;由调制传递函数 MTF获得装置在不同调制度下的空间分辨力。圆盘法测试的算法流程参见附录B中B.1~B.3。 4.1.2 边缘响应函数ERF的生成 对圆盘扫描获得圆盘CT图像;计算出圆盘CT图像的质心位置;以质心位置为圆心,在圆盘图像 上选择一圆环区域,使圆盘的边缘图像包含在该圆环区域中;计算出圆环区域内所有像素点到质心的 距离。 将圆环区域内像素按一定的距离单位归组,距离单位的大小根据图像矩阵尺寸加以选择。同一个 距离单位范围内像素为一组。 将圆环区域内每个组的像素点分别取平均像素值,得到组别与平均像素值的对应关系。建立距离 和平均像素值之间关系表。从距圆心最近的1端数据开始,按照表1中推荐的拟合点数(奇数),依次选 取相应的点数组合。第2个组合中的第1个点应是第1个组合中的第2个点,以此类推可得到一组合 系列。例如对于像素矩阵尺寸为512的情况,选取每个组合中包含21个点,(即21个距离和平均像素 值关系),第11个点为中间点。对每个组合中点的平均像素值进行最小二乘法立方拟合,用拟合计算得 到的中间点像素值替代原中间点的像素值,以此重复操作,计算出全部拟合后的像素值,得到拟合像素 值和距离的关系。删除开始端和结束端的多余部分,根据距离和拟合像素值的关系得到边缘响应函数 ERF(或ERF曲线)。 2GB/T26593—2011 表1 推荐适用的各项参数 单位:像素 图像矩阵尺寸 圆盘图像 方块最大尺寸 像素距离单位 拟合点数 256 235 12 0.100 11 512 470 24 0.050 21 1024 940 48 0.025 41 4.1.3 点扩展函数PSF的生成 对于ERF生成的结果重新进行与上面相似的分段拟合,对在此过程中每一次拟合得到的多项式求 导,计算中间点在每个导数解析式对应的值,得出距离和导数值关系的函数。 解得此函数的最大值,用最大值对此函数进行标准化处理得到点扩展函数PSF(或PSF曲线)。 4.1.4 调制传递函数MTF的生成 将扩展函数PSF进行傅立叶变换,对振幅随频率的变化曲线在零频率处进行标准化处理,得到 MTF(或MTF曲线)。图像矩阵的截止频率定义为0.5线对/像素,傅立叶变换后的最高频率应不低于 图像截止频率的4倍。由采样定理得到对PSF的采样间隔不大于0.25像素。为获得光滑的MTF曲 线,频率域内采样间隔应小于0.01线对/像素(亦即对于PSF的采样范围应大于100像素)。 计算傅立叶变换的振幅。对振幅随频率的变化曲线在零频率处进行标准化处理,得到MTF(或 MTF曲线)。 4.1.5 测试结果 由MTF曲线直接读出CT装置在不同调制度下的空间分辨力指标。 4.2 密度分辨率测试 4.2.1 概述 在圆盘CT图像中心区域特定范围选择一系列方块模型。对于每种方块尺寸类型,计算各个方块 中的像素平均值,通过计算这些平均值的标准偏差,得到这一方块尺寸下像素值的平均标准偏差。随着 方块尺寸的增加,建立方块尺寸和平均标准偏差之间的关系。将平均标准偏差表示为占各自总的像素 平均值的百分比,乘以3倍的系数得到CDF。由此计算出系统在一定尺寸范围下的密度分辨率指标。 圆盘法测试算法流程参见附录B中B.4~B.5。 4.2.2 测定区范围 测定区范围应包含足够的像素统计数值,但太大和太小都会使环状伪像和单个像素对测定产生影