GB∕T 29069-2012 无损检测 工业计算机层析成像（CT）系统性能测试方法

无损检测工业计算机层析成像(CT)系统性能测试方法中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)工1无损检测工业计算机层析成像(CT)系统性能测试方法2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T12604.2无损检测术语射线照相检测3术语和定义4方法概要工业CT系统主要性能包括：a)空间分辨力；b)密度分辨力。设计与制作要求分别见附录A的A.1、A.2、A.3。4.3密度分辨力试结果直观。空气间隙卡、液体密度差标准试件、固体密度差标准试件的设计与制作要求分别见附录4.4测试要求用线对卡测试CT系统对空间频率的响应，从CT图像上分别测得不同宽度的线对组的最大和最5.1.2MTF曲线的绘制CT图像CT数分布5.1.2.2MTF曲线计算结果绘制出MTF曲线，并在曲线上标示出调制度为10%时对应的分辨力，此即系统的空间分辨力。典型的MTF曲线如图2所示。23GB/T0.40.2空间分辨率/(LP/mm)5.1.3空间分辨力的计算按式(1)计算系统的空间分辨力R:式中：R——空间分辨力，单位为线对每毫米(LP/mm);Tmin——MTF曲线上与10%调制度对应的线对组中线条的宽度，单位为毫米(mm)。5.1.4测试结果CT系统的空间分辨力是调制度为10%时对应的线对数。5.2圆孔卡法5.2.1MTF曲线绘制用孔径代替线条宽度，参照5.1.2绘制MTF曲线。5.2.2空间分辨力的计算根据圆孔卡的CT图像，按式(2)计算空间分辨力R。…………(2)R——空间分辨力，单位为线对每毫米(LP/mm);Dmin——CT图像上能够分辨的最小孔径(指调制度为10%时分辨出的孔径大小),单位为毫米5.2.3测试结果CT系统的空间分辨力是调制度为10%时对应的孔径大小。求导得到点扩展函数(PSF)。计算PSF傅立叶变换的振幅，然后用在零频率处的振幅将所得结果归一化后即可得到调制传递函数(MTF)。5.3.2ERF的生成5.3.2.5依照距离从小到大的顺序，计算每个距离范围内像素点的平均CT值，得到距离和平均CT组合的第一个点应是第一个组合中的第二个点，以此类推可得到一组合序列。例如对于图像尺寸为512的情况，所选取的每个组合应包含21个点(即21个距离和平均CT值的关系),第11个点为中表1推荐适用的各项参数单位为像素图像尺寸圆盘图像直径方块最大尺寸像素距离单位拟合点数5.3.2.7对每个组合的平均CT值进行最小二乘拟合，用拟合所得的中间点的CT值替代原中间点的5.3.2.8删除开始端和结束端的多余数据，根据距离和拟合CT值的关系得5.3.3PSF的生成5.3.3.2用最大导数值对所有导数值进行归一化处理得到PSF。5.3.4MTF的生成5.3.4.1计算PSF的傅立叶变换。图像矩阵的截止频率定义为0.5线对/像素(LP/pixel),傅立叶变换后的最高频率应不低于图像矩阵截止频率的4倍(2LP/pixel)。按照采样定理，PSF的采样间隔不大于0.25像素，为了获得光滑的MTF曲线，频域内的采样间隔应小于0.01LP/pixel(亦即对于PSF的采样范围应大于100个像素)。5.3.4.2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归一化处理，得到MTF45GB/T29069—20125.3.5测试结果制度为10%处的频率值，该频率值即为CT系统的空间分辨力。同时，也应绘制出ERF曲线和PSF曲6密度分辨力的测试6.1空气间隙法6.1.1概述信水平下CT系统的最大密度分辨力。6.1.2测试步骤6.1.2.2在CT图像上，选择直径相同或相近的圆形测试范围(不少于100个像素且不大于间隙区域的2/3),分别测试有空气间隙部位和无空气间隙部位的CT值平均值。无空气间隙部位的CT值平均值的测试不少于5个。6.1.2.3有空气间隙部位的CT值平均值作为其平均CT值，用各无空气间隙部位的CT值平均值计算均值和标准差作为无空气间隙部位的平均CT值和标准差。6.1.2.4若有空气间隙部位的平均CT值与无空气间隙部位的平均CT值差值的绝对值大于无空气间隙部位平均CT值标准差的3倍，则认为此空气间隙部位的密度与无空气间隙部位(基体)的密度差可分辨。由满足此条件的最小空气间隙计算出的密度分辨力代表了工业CT系统的密度分辨能力。6.1.2.5密度分辨力C按式(3)计算：…………(3)6.1.3测试结果密度分辨力为一定测试范围(不少于100个像素且不大于间隙区域的2/3)及一定置信水平(99.7%)下的测试结果。用介质溶液(或密度块)标准试件测试不同密度溶液(或密度块)对应的CT值，获得不同密度的介6.2.2测试步骤6.2.2.1在密度差标准试件的CT图像上，选取直径相同或相近的圆形测试范围(如φ10mm直径范围),分别测试介质溶液(或密度块)和基体的CT值平均值。基体的CT值平均值的测试部位不少于5个。6.2.2.2介质溶液(或密度块)的CT值平均值作为其平均CT值，用基体几个测试部位的CT值平均值计算均值和标准差作为基体的平均CT值和标准差。6.2.2.3若介质溶液(或密度块)的平均CT值与密度变化呈线性关系，且与基体的平均CT值的差值的绝对值大于基体平均CT值标准差的3倍，则认为此介质溶液(或密度块)和基体的密度差可分辨。最小可分辨的密度差代表了工业CT系统的密度分辨能力。6.2.2.4密度分辨力按式(4)计算：C——密度分辨力；p₁——介质溶液(或密度块)的密度值，单位为克每立方厘米(g/cm³);6.2.3测试结果密度分辨力为一定测试范围及一定置信水平(99.7%)下的测试结果。6.3圆盘卡法6.3.1概述在圆盘卡CT图像中心区域特定范围内选择不同尺寸的一系列方块模型。对于每种方块模型，计算每个方块的CT值平均值，得到这一方块模型的总体CT值平均值和标准差。随着方块尺寸的增加，建立方块尺寸和标准差之间的关系表，将标准差表示为占各自总体CT值平均值的百分比，乘以3得到CDF。由此计算出系统在一定尺寸范围下的密度分辨力。6.3.2测定区范围测定区范围一般应选择位于圆盘卡CT图像中心、直径约为圆盘直径1/3的圆形区域，如图3所示。6.3.3方块的规定将测定区分成大小相等、互不重叠的多个方块，如图3所示。方块的大小以像素数量为单位。方块大小的选取从一个像素到多个像素尺寸，从而形成了一系列方块模型。方块的最大尺寸应符合表1的规定。每种方块模型中方块的数量应不少于25。67测定区的直径(外径的1/3)测定区的直径(外径的1/3)方块模型6.3.4方块模型标准差的计算6.3.4.1对于每种方块模型，计算每个方块的值),按式(5)计算方块模型的总体CT值平均值：…………(5)——方块模型的总体CT值平均值；μi——单个方块的CT值平均值(其中i=1,2,3,…,m)。6.3.4.2根据单个方块的CT值平均值和方块模型的总体CT值平均值，按式(6)获得方块模型的标…………——方块模型的总体CT值平均值；μi——单个方块的CT值平均值(其中i=1,2,3,…,m)。6.3.5.2将方块模型的标准差表示为占各自方块模型总体CT值平均值的百分比，乘以3得到方块尺7测试记录和报告7.1测试记录89图A.2线对卡正视图A.1.4每个线对组中的薄片高度H至少为切片厚度t的3倍。A.3.4圆盘卡的厚度H至少为切片厚度t的3倍。检测位置检测位置基准面间隙基准面图A.5空气间隙