ICS 19.100 CCS J 04
C 一
中华人民共和国国家标准
GB/T41123.1—2021/IS015708-2:2017
无损检测 工业射线计算机层析成像检测
第1部分：原理、设备和样品
Non-destructive testingRadiation methods for industrial computed tomography-
Part 1 :Principles , equipment and samples
(ISO 15708-2:2017,Non-destructive testing-Radiation methods for computed tomography--Part 2 : Principles,equipment and samples,IDT)
2022-07-01实施
2021-12-31发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
目 次
前言引言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 通用原理 5 设备和仪器 6 CT系统的稳定性 7 几何对准 8 样品的注意事项附录A（资料性） CT系统组成部件参考文献
1
14 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T41123《无损检测 工业射线计算机层析成像检测》的第1部分。GB/T41123 已经发布了以下部分：
第1部分：原理、设备和样品；第2部分：操作和解释；第3部分：验证。
本文件等同采用ISO15708-2：2017《无损检测 射线计算机层析成像检测第2部分：原理、设备和样品》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动：
为与现有标准协调，将标准名称改为《无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第1部分：原理、设备和样品》；更改了编写有误的真空度数值（见A.1.1)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。 本文件起草单位：清华大学、中国兵器科学研究院宁波分院、北京固鸿科技有限公司、上海材料研究
所、重庆大学、重庆真测科技股份有限公司、湖北三江航天江北机械工程有限公司、航天智造（上海科技有限责任公司、中信戴卡股份有限公司、上海奕瑞光电子科技股份有限公司。
本文件主要起草人：肖永顺、乔日东、叶青、蒋建生、王、丁杰、蔡玉芳、齐子诚、运明华、王晓勇、 徐国珍、刘军、杨龙。
T GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
引言
工业射线计算机层析成像检测（简称工业CT)是通过对物体进行不同角度的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术，涉及放射物理学、数学、计算机学、图形图像学和机械学等多个学科领域。 工业CT具有不受被测物体材料种类、组成结构、表面状况等限制，能给出与被测物体组分、密度、几何结构及尺寸特性等对应的断层图像，成像直观，空间及密度分辨率高等特点，目前已广泛应用于航天、航空、兵器、冶金、机械、汽车制造、高铁、电子、地质、生物、考古等领域，用于缺陷检测、尺寸测量、密度表征、装配结构分析、逆向工程等多种场合。
为了规范工业CT检测工作，并和国际接轨，在总结多年来工业CT研究和应用经验的基础上，将 ISO15708（共四部分）转化为我国的标准文件，其中ISO15708-1修改采用转化为GB/T12604.12《无损检测术语第12部分：工业射线计算机层析成像检测》，纳入我国无损检测术语标准体系。 ISO15708-2～ISO15708-4等同转化为GB/T41123系列文件。GB/T41123由3个部分构成：
GB/T41123.1无损检测 工业射线计算机层析成像检测第1部分：原理、设备和样品； GB/T41123.2无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第2部分：操作和解释；
GB/T41123.3无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第3部分：验证。 GB/T41123规定了工业CT的原理、设备和样品、操作和解释、验证等内容，对工业CT检测全过
程提出了质量控制要求，有利于促进工业CT技术发展、交流及合作，对工业CT在各行业的应用具有重要指导意义。
本文件是GB/T41123的第1部分，规定了X射线计算机层析成像（CT)的一般原理、使用的设备以及关于样品、材料和几何形状的基本注意事项。
ⅡI GB/T 41123.1—2021/IS015708-2:2017
无损检测工业射线计算机层析成像检测
第1部分：原理、设备和样品
1范围
本文件规定了X射线计算机层析成像（CT)的一般原理、所用设备及关于样品、材料和几何形状的基本注意事项。
本文件适用于工业计算机层析成像（非医学应用)检测，定义了一组CT系统性能参数，以及这些性能参数与CT系统规格的关系。
本文件适用于计算机轴向层析成像，不适用于其他类型的层析成像，如平移层析成像和断层合成成像。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T41123.2—2021 无损检测工业射线计算机层析成像检测第2部分：操作和解释 (ISO15708-3:2017,IDT)
GB/T41123.3—2021 1无损检测工业射线计算机层析成像检测第3部分：验证（ISO15708-4： 2017,IDT)
ISO9712无损检测无损检测人员资格鉴定与认证（Non-destructivetesting—Qualificationand certification of NDT personnel)
注：GB/T9445—2015无损检测人员资格鉴定与认证（ISO9712：2012，IDT) ISO15708-1：2017无损检测射线计算机层析成像检测第1部分：术语（Non-destructivetes
ting—Radiation methods for computed tomography--Part1:Terminology)
注：GB/T12604.12—2021无损检测术语第12部分：工业射线计算机层析成像（CT)检测（ISO15708-1：
2017,MOD)
3术语和定义
ISO15708-1界定的术语和定义适用于本文件。 ISO和IEC·维护的标准化工作中使用的术语数据库网址如下： —IEC电工百科：http：//www.electropedia.org/; 一ISO在线浏览平台：https：//www.iso.org/obp。
4通用原理
4.1基本原理
计算机层析成像（CT)是一种射线成像检测方法，它利用一定数量的射线投影重建断层截面（CT切
1 GB/T 41123.1—2021/IS0 15708-2:2017
片）或完整体积以提供物体的三维信息。因为不同的材料有不同的X射线衰减系数，使得射线成像成为可能。在CT图像中，X射线线衰减系数表征为不同的CT灰度值（或伪彩色）。传统的X射线照相是对三维物体从一个方向进行X射线透射，射线投影反映的是射线路径上累积的相应信息。相反，在 CT扫描过程中是以不同投影角度获取多个X射线投影；实际的切片或体数据是从这些射线投影中重建出来的。与X射线照相相比，CT扫描的本质优势在于保存了完整的体积信息。CT图像（二维CT 切片或三维CT体数据）定量表征样品中各位置的体元（体素）的X射线线衰减系数，该X射线线衰减系数为其对应位置有限体积内的平均值。
线衰减系数表征了在扫描过程中X射线在物体中传播路径单位长度上的衰减程度。X射线的衰减是X射线与物质多种相互作用效应的结果，其中康普顿散射和光电吸收在X射线CT中起主要作用。线衰减系数取决于材料的原子序数，并与相应的材料密度成正比；同时，线衰减系数还取决于X射线束的能量。 4.2CT的优点
当主要目标为在三维空间中定位和量化立体细节时，射线CT成像是一种优异的检测技术。由于 CT是基于X射线的成像方法，它能用于金属和非金属样品、固体和纤维材料以及光滑和表面不规则的物体。
传统的射线照相中，样品的内部特征被投影到一个图像平面上，造成彼此重叠。而在CT图像中，样品的各个特征彼此分离，保留了完整的空间信息。
通过适当的校正，CT还能用来完成尺寸测量和材料密度测定。 通过连续的二维CT切片数据（二维CT)重构或通过直接三维CT图像（三维CT)重建能获得被检
测对象的完整三维信息，计算机层析成像技术在无损检测、二维与三维计量和逆向工程等工业应用领域具有重要价值。
与传统的测量方法相比，CT具有以下几个优点：无接触式获取信息 ——获取内部和外部的尺寸信息；一直接输入进行3D建模，尤其是内部结构建模。 在某些情况下，双能(DE)CT采集能有助于获得某些材料的材料密度和平均原子序数的信息。在
已知材料的情况下，通过这些附加信息能提高CT的分辨或表征能力。
4.3CT的局限性
CT是一种间接的检测和测量方法（例如材料缺陷的大小、壁厚的测量应与另一个绝对测量方法进行比较，见ISO15708-3）。CT成像的另一个潜在劣势是数据中可能出现伪像（见4.5）。伪像限制了从图像中定量提取信息的能力，因此，与其他检测技术一样，使用者应主动识别并减少常见伪像的影响。
与任何成像系统一样，CT系统不能再现被扫描物体的完全精确图像，这是因为CT图像很大程度上受到成像系统空间分辨率、统计噪声和伪像等因素的影响，见4.4.1。更加完整的描述见ISO15708-3。
除非有先验信息，否则CT灰度值不能明确地用于识别未知材料，因为对于某一位置测量得到的实验数值可对应于一个广泛的材料范围。
另一个重要的考虑因素是保证在所有投影角度下透过物体的X射线有足够的强度，同时不能造成探测器任何部分的饱和（见8.2）。 4.4CT检测程序 4.4.1采集
在CT扫描过程中，从多个不同的视角系统地获取投影图像。除其他因素外，特征识别能力还取决
2 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
于采集各单独投影的角度个数。增加扫描的投影数量能改善CT图像质量。
所有图像采集系统都存在固有的伪像，因此CT扫描首先采集偏移量和增益参考图像进行图像一致性和旋转中心校正。后续采集到的CT图像数据可使用之前采集的参考图像完成相应的校正。某些系统能通过X射线设置或图像增强，以确保在CT扫描期间，采集图像的背景强度水平保持不变。
CT图像质量取决于系统的一系列性能指标，其中最重要的是空间分辨率。 空间分辨率通常由系统能区分的两个细节特征的最小间距来定量表征。空间分辨率的极限取决于
系统的设计、构造及CT投影分辨率和投影数。CT投影分辨率由在保证所有旋转角度下对样品进行完整成像时能采用的最大放大倍数决定。
值得注意的是，在CT图像中能检测到的最小特征与空间上能分辨的最小特征是不同的。由于“部分体积效应”，远小于单个体素的空间特征能影响其对应图像上的体素，它增强了与相邻体素的视觉对比度使得它能易于被检测到。
感兴趣区域CT（局部层析成像)能改善较大物体在特定区域的空间分辨率，但由于数据不完备导致引入伪像，不过有时通过特殊处理能减少这种伪像。
用于CT的射线成像总是受噪声影响。射线成像的噪声主要有两个来源：（1）固有的光子统计噪
声，它与发射和探测到的光子数相关；(2)采用不同的仪器和处理数据方法带来的噪声。CT投影中的噪声通常被重建算法放大。在CT图像中，统计噪声为叠加在每个体素CT灰度值上的随机变化，从而降低密度分辨率。
尽管统计噪声是不可避免的，仍能通过增加投影数量和(或)每个投影的曝光时间、X射线源的强度或体素大小来提高信噪比。但是，其中一些措施将导致空间分辨率降低。空间分辨率和统计噪声之间的权衡是计算机层析成像的固有特性。
4.4.2重建
在CT扫描过程中，首先获取被测物体的多个投影，然后由这些投影数据重建出CT图像。图像重建是CT层析成像的主要步骤，也是该技术与其他射线成像技术的区别。
重建软件可在重建过程中对CT投影数据进行校正，如：降低噪声、校正射束硬化和（或)散射等。 不同的CT系统，其重建结果可为一组CT切片图像或三维CT图像。
4.4.3可视化和分析
此步骤包括所有用于从重建的CT图像中提取所需的信息的操作和数据处理。 可视化能对二维（切片视图）或三维（体积)进行处理。二维可视化允许用户沿着指定的轴（通常它
能是任意的路径）检查数据切片图像。
对于三维成像，根据不同算法的光照模型生成相应体显示或表面显示。尽管三维特征在屏幕上以二维的形式重叠显示，体显示的优点是其显示内容很好对应了人的视觉感知。
在可视化过程中，尤其是在CT体数据三维显示时，可出现成因不同的附加伪像。软件的采样、滤波、分类以及融合产生的伪像取决于所使用的软硬件及可视化处理任务，因此，这类伪像不包括在4.5 规定的伪像。尽管如此，用户宜了解在可视化过程中可能出现的数据偏差。
执行不同的数字滤波操作能突出显示感兴趣区域的特征。所有滤波操作具有一个共同的特征，即
在增强数据的一个或多个属性时劣化其他属性，如突出显示边缘影响对物体内部结构的识别。因此对于特定的任务，宜在了解数字滤波器的优缺点后再谨慎使用。
用于三维可视化的计算机宜能处理内存中的全部感兴趣区域的数据。相应的显示器宜具有足够的分辨率和动态范围，并根据给定的可视化任务进行设置。按照ISO9712的规定确保操作人员具有适当
3 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
的视力。 4.5CT图像中的伪像
伪像是CT图像上出现的与被测物体物理特征不相符的图像信息。产生伪像的原因能划分为以下
几类：数据采集过程产生的伪像、设备产生的伪像（由于射线束有限宽度、射线散射、系统不稳定性以及探测器的特性）和处理方法产生的伪像（如射束硬化）。伪像也能划分为采集伪像（如射线散射伪像、环形伪像）和重建伪像（如锥束伪像）。某些伪像能通过调整相应参数来消除，而其他伪像只能在一定程度上减弱。伪像可能影响特定的测量或分析过程，但也可对其他分析没有影响。考虑到此种情况，在相关分析任务中应先判断图像伪像的类型和影响。
在本文件中，噪声和部分体积效应不归类为伪像。 GB/T41123.3—2021中5.5给出了伪像的说明。
5设备和仪器
5.1概述
CT系统由射线源、探测器、机械系统（包括所有影响图像稳定性的机械结构）和重建/可视化系统
四个与系统性能相关的主要部分组成。
通常射线源和探测器保持固定，而样品在射线束中旋转来获得一系列必要的投影数据。特殊情况下，如在扫描活体动物或大型结构时，可采用医疗CT扫描方式，即射线源和探测器围绕样品旋转。
在大多数微/纳米或亚微米断层成像系统中，分辨率主要由文射线源焦点尺寸决定。由于几何放
大的原因，充许探测器单元尺寸远天于成像体素尺寸，因此充许使用更厚和效率更高的内炼体。几何放大的缺点是为了获取更高放大比，样品宜放置在离射线源很近的位置。如果要求样品安放在某种特定环境的腔体中或者原位加载台上，这是一个特殊的问题。这对射线源到样品的距离施加了一个下限，从而降低X射线强度（导致较低的信噪比和/或更长的采集时间），而为了获取相同的放大倍数，要求探测器放置在更远的位置。如果探测器到样品的距离小于源到样品的距离，探测器的分辨率取代射线源焦点尺寸成为限制系统分辨率的主要因素。此时，增加射线源到探测器的距离又意味着X射线强度降低，而高分辨率探测器倾向于采用更薄但探测效率较低的闪烁体。
CT系统可针对分辨率、能量、采集速度或直接成本进行设计优化，虽然一个特定的系统可在一个很宽范围的参数条件下操作，但是达到最佳指标的可选参数范围非常小。因此，用户在选择系统型号时宜考虑主要用途而非简单地过于关注指标。
例如，高分辨率CT系统（小焦点尺寸文射线源)的射线剂量比专门为这个分辨率设计的CT系统
要低一些；高分辨率扫描使用的高性能转台的负载能力更小；同样，高能系统与低能系统相比，闪烁体厚但分辨率低，低能系统闪烁体薄但分辨率高。
一些CT系统能提供可替换的X射线靶头（透射或反射，见附录A)和（或）可替换的探测器，但这导致系统成本更高。
在比较不同CT系统的分辨率和扫描时间时，主要是考虑信噪比（SNR），见GB/T41123.2一2021 的5.1.3。信噪比取决于文射线曝光量，扫描越快，信噪比越差，同时也取决于样品类型和几何结构。具有高空隙的立体结构（或具有较高比例的低吸收区域）的样品（例如泡沫或松质骨样品）获得比更均匀样品更好的信噪比（SNR）。
当曝光量一定，可通过设置X射线管电压以达到10%～20%的样品透射率，以获得最佳信噪比。 若透射率太低，则检测到的光子数量过少导致产生更多的噪声。相反，若透射率太高，则信号变化 4 ICS 19.100 CCS J 04
C 一
中华人民共和国国家标准
GB/T41123.1—2021/IS015708-2:2017
无损检测 工业射线计算机层析成像检测
第1部分：原理、设备和样品
Non-destructive testingRadiation methods for industrial computed tomography-
Part 1 :Principles , equipment and samples
(ISO 15708-2:2017,Non-destructive testing-Radiation methods for computed tomography--Part 2 : Principles,equipment and samples,IDT)
2022-07-01实施
2021-12-31发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
目 次
前言引言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 通用原理 5 设备和仪器 6 CT系统的稳定性 7 几何对准 8 样品的注意事项附录A（资料性） CT系统组成部件参考文献
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14 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T41123《无损检测 工业射线计算机层析成像检测》的第1部分。GB/T41123 已经发布了以下部分：
第1部分：原理、设备和样品；第2部分：操作和解释；第3部分：验证。
本文件等同采用ISO15708-2：2017《无损检测 射线计算机层析成像检测第2部分：原理、设备和样品》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动：
为与现有标准协调，将标准名称改为《无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第1部分：原理、设备和样品》；更改了编写有误的真空度数值（见A.1.1)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。 本文件起草单位：清华大学、中国兵器科学研究院宁波分院、北京固鸿科技有限公司、上海材料研究
所、重庆大学、重庆真测科技股份有限公司、湖北三江航天江北机械工程有限公司、航天智造（上海科技有限责任公司、中信戴卡股份有限公司、上海奕瑞光电子科技股份有限公司。
本文件主要起草人：肖永顺、乔日东、叶青、蒋建生、王、丁杰、蔡玉芳、齐子诚、运明华、王晓勇、 徐国珍、刘军、杨龙。
T GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
引言
工业射线计算机层析成像检测（简称工业CT)是通过对物体进行不同角度的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术，涉及放射物理学、数学、计算机学、图形图像学和机械学等多个学科领域。 工业CT具有不受被测物体材料种类、组成结构、表面状况等限制，能给出与被测物体组分、密度、几何结构及尺寸特性等对应的断层图像，成像直观，空间及密度分辨率高等特点，目前已广泛应用于航天、航空、兵器、冶金、机械、汽车制造、高铁、电子、地质、生物、考古等领域，用于缺陷检测、尺寸测量、密度表征、装配结构分析、逆向工程等多种场合。
为了规范工业CT检测工作，并和国际接轨，在总结多年来工业CT研究和应用经验的基础上，将 ISO15708（共四部分）转化为我国的标准文件，其中ISO15708-1修改采用转化为GB/T12604.12《无损检测术语第12部分：工业射线计算机层析成像检测》，纳入我国无损检测术语标准体系。 ISO15708-2～ISO15708-4等同转化为GB/T41123系列文件。GB/T41123由3个部分构成：
GB/T41123.1无损检测 工业射线计算机层析成像检测第1部分：原理、设备和样品； GB/T41123.2无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第2部分：操作和解释；
GB/T41123.3无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第3部分：验证。 GB/T41123规定了工业CT的原理、设备和样品、操作和解释、验证等内容，对工业CT检测全过
程提出了质量控制要求，有利于促进工业CT技术发展、交流及合作，对工业CT在各行业的应用具有重要指导意义。
本文件是GB/T41123的第1部分，规定了X射线计算机层析成像（CT)的一般原理、使用的设备以及关于样品、材料和几何形状的基本注意事项。
ⅡI GB/T 41123.1—2021/IS015708-2:2017
无损检测工业射线计算机层析成像检测
第1部分：原理、设备和样品
1范围
本文件规定了X射线计算机层析成像（CT)的一般原理、所用设备及关于样品、材料和几何形状的基本注意事项。
本文件适用于工业计算机层析成像（非医学应用)检测，定义了一组CT系统性能参数，以及这些性能参数与CT系统规格的关系。
本文件适用于计算机轴向层析成像，不适用于其他类型的层析成像，如平移层析成像和断层合成成像。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T41123.2—2021 无损检测工业射线计算机层析成像检测第2部分：操作和解释 (ISO15708-3:2017,IDT)
GB/T41123.3—2021 1无损检测工业射线计算机层析成像检测第3部分：验证（ISO15708-4： 2017,IDT)
ISO9712无损检测无损检测人员资格鉴定与认证（Non-destructivetesting—Qualificationand certification of NDT personnel)
注：GB/T9445—2015无损检测人员资格鉴定与认证（ISO9712：2012，IDT) ISO15708-1：2017无损检测射线计算机层析成像检测第1部分：术语（Non-destructivetes
ting—Radiation methods for computed tomography--Part1:Terminology)
注：GB/T12604.12—2021无损检测术语第12部分：工业射线计算机层析成像（CT)检测（ISO15708-1：
2017,MOD)
3术语和定义
ISO15708-1界定的术语和定义适用于本文件。 ISO和IEC·维护的标准化工作中使用的术语数据库网址如下： —IEC电工百科：http：//www.electropedia.org/; 一ISO在线浏览平台：https：//www.iso.org/obp。
4通用原理
4.1基本原理
计算机层析成像（CT)是一种射线成像检测方法，它利用一定数量的射线投影重建断层截面（CT切
1 GB/T 41123.1—2021/IS0 15708-2:2017
片）或完整体积以提供物体的三维信息。因为不同的材料有不同的X射线衰减系数，使得射线成像成为可能。在CT图像中，X射线线衰减系数表征为不同的CT灰度值（或伪彩色）。传统的X射线照相是对三维物体从一个方向进行X射线透射，射线投影反映的是射线路径上累积的相应信息。相反，在 CT扫描过程中是以不同投影角度获取多个X射线投影；实际的切片或体数据是从这些射线投影中重建出来的。与X射线照相相比，CT扫描的本质优势在于保存了完整的体积信息。CT图像（二维CT 切片或三维CT体数据）定量表征样品中各位置的体元（体素）的X射线线衰减系数，该X射线线衰减系数为其对应位置有限体积内的平均值。
线衰减系数表征了在扫描过程中X射线在物体中传播路径单位长度上的衰减程度。X射线的衰减是X射线与物质多种相互作用效应的结果，其中康普顿散射和光电吸收在X射线CT中起主要作用。线衰减系数取决于材料的原子序数，并与相应的材料密度成正比；同时，线衰减系数还取决于X射线束的能量。 4.2CT的优点
当主要目标为在三维空间中定位和量化立体细节时，射线CT成像是一种优异的检测技术。由于 CT是基于X射线的成像方法，它能用于金属和非金属样品、固体和纤维材料以及光滑和表面不规则的物体。
传统的射线照相中，样品的内部特征被投影到一个图像平面上，造成彼此重叠。而在CT图像中，样品的各个特征彼此分离，保留了完整的空间信息。
通过适当的校正，CT还能用来完成尺寸测量和材料密度测定。 通过连续的二维CT切片数据（二维CT)重构或通过直接三维CT图像（三维CT)重建能获得被检
测对象的完整三维信息，计算机层析成像技术在无损检测、二维与三维计量和逆向工程等工业应用领域具有重要价值。
与传统的测量方法相比，CT具有以下几个优点：无接触式获取信息 ——获取内部和外部的尺寸信息；一直接输入进行3D建模，尤其是内部结构建模。 在某些情况下，双能(DE)CT采集能有助于获得某些材料的材料密度和平均原子序数的信息。在
已知材料的情况下，通过这些附加信息能提高CT的分辨或表征能力。
4.3CT的局限性
CT是一种间接的检测和测量方法（例如材料缺陷的大小、壁厚的测量应与另一个绝对测量方法进行比较，见ISO15708-3）。CT成像的另一个潜在劣势是数据中可能出现伪像（见4.5）。伪像限制了从图像中定量提取信息的能力，因此，与其他检测技术一样，使用者应主动识别并减少常见伪像的影响。
与任何成像系统一样，CT系统不能再现被扫描物体的完全精确图像，这是因为CT图像很大程度上受到成像系统空间分辨率、统计噪声和伪像等因素的影响，见4.4.1。更加完整的描述见ISO15708-3。
除非有先验信息，否则CT灰度值不能明确地用于识别未知材料，因为对于某一位置测量得到的实验数值可对应于一个广泛的材料范围。
另一个重要的考虑因素是保证在所有投影角度下透过物体的X射线有足够的强度，同时不能造成探测器任何部分的饱和（见8.2）。 4.4CT检测程序 4.4.1采集
在CT扫描过程中，从多个不同的视角系统地获取投影图像。除其他因素外，特征识别能力还取决
2 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
于采集各单独投影的角度个数。增加扫描的投影数量能改善CT图像质量。
所有图像采集系统都存在固有的伪像，因此CT扫描首先采集偏移量和增益参考图像进行图像一致性和旋转中心校正。后续采集到的CT图像数据可使用之前采集的参考图像完成相应的校正。某些系统能通过X射线设置或图像增强，以确保在CT扫描期间，采集图像的背景强度水平保持不变。
CT图像质量取决于系统的一系列性能指标，其中最重要的是空间分辨率。 空间分辨率通常由系统能区分的两个细节特征的最小间距来定量表征。空间分辨率的极限取决于
系统的设计、构造及CT投影分辨率和投影数。CT投影分辨率由在保证所有旋转角度下对样品进行完整成像时能采用的最大放大倍数决定。
值得注意的是，在CT图像中能检测到的最小特征与空间上能分辨的最小特征是不同的。由于“部分体积效应”，远小于单个体素的空间特征能影响其对应图像上的体素，它增强了与相邻体素的视觉对比度使得它能易于被检测到。
感兴趣区域CT（局部层析成像)能改善较大物体在特定区域的空间分辨率，但由于数据不完备导致引入伪像，不过有时通过特殊处理能减少这种伪像。
用于CT的射线成像总是受噪声影响。射线成像的噪声主要有两个来源：（1）固有的光子统计噪
声，它与发射和探测到的光子数相关；(2)采用不同的仪器和处理数据方法带来的噪声。CT投影中的噪声通常被重建算法放大。在CT图像中，统计噪声为叠加在每个体素CT灰度值上的随机变化，从而降低密度分辨率。
尽管统计噪声是不可避免的，仍能通过增加投影数量和(或)每个投影的曝光时间、X射线源的强度或体素大小来提高信噪比。但是，其中一些措施将导致空间分辨率降低。空间分辨率和统计噪声之间的权衡是计算机层析成像的固有特性。
4.4.2重建
在CT扫描过程中，首先获取被测物体的多个投影，然后由这些投影数据重建出CT图像。图像重建是CT层析成像的主要步骤，也是该技术与其他射线成像技术的区别。
重建软件可在重建过程中对CT投影数据进行校正，如：降低噪声、校正射束硬化和（或)散射等。 不同的CT系统，其重建结果可为一组CT切片图像或三维CT图像。
4.4.3可视化和分析
此步骤包括所有用于从重建的CT图像中提取所需的信息的操作和数据处理。 可视化能对二维（切片视图）或三维（体积)进行处理。二维可视化允许用户沿着指定的轴（通常它
能是任意的路径）检查数据切片图像。
对于三维成像，根据不同算法的光照模型生成相应体显示或表面显示。尽管三维特征在屏幕上以二维的形式重叠显示，体显示的优点是其显示内容很好对应了人的视觉感知。
在可视化过程中，尤其是在CT体数据三维显示时，可出现成因不同的附加伪像。软件的采样、滤波、分类以及融合产生的伪像取决于所使用的软硬件及可视化处理任务，因此，这类伪像不包括在4.5 规定的伪像。尽管如此，用户宜了解在可视化过程中可能出现的数据偏差。
执行不同的数字滤波操作能突出显示感兴趣区域的特征。所有滤波操作具有一个共同的特征，即
在增强数据的一个或多个属性时劣化其他属性，如突出显示边缘影响对物体内部结构的识别。因此对于特定的任务，宜在了解数字滤波器的优缺点后再谨慎使用。
用于三维可视化的计算机宜能处理内存中的全部感兴趣区域的数据。相应的显示器宜具有足够的分辨率和动态范围，并根据给定的可视化任务进行设置。按照ISO9712的规定确保操作人员具有适当
3 GB/T41123.1—2021/ISO15708-2:2017
的视力。 4.5CT图像中的伪像
伪像是CT图像上出现的与被测物体物理特征不相符的图像信息。产生伪像的原因能划分为以下
几类：数据采集过程产生的伪像、设备产生的伪像（由于射线束有限宽度、射线散射、系统不稳定性以及探测器的特性）和处理方法产生的伪像（如射束硬化）。伪像也能划分为采集伪像（如射线散射伪像、环形伪像）和重建伪像（如锥束伪像）。某些伪像能通过调整相应参数来消除，而其他伪像只能在一定程度上减弱。伪像可能影响特定的测量或分析过程，但也可对其他分析没有影响。考虑到此种情况，在相关分析任务中应先判断图像伪像的类型和影响。
在本文件中，噪声和部分体积效应不归类为伪像。 GB/T41123.3—2021中5.5给出了伪像的说明。
5设备和仪器
5.1概述
CT系统由射线源、探测器、机械系统（包括所有影响图像稳定性的机械结构）和重建/可视化系统
四个与系统性能相关的主要部分组成。
通常射线源和探测器保持固定，而样品在射线束中旋转来获得一系列必要的投影数据。特殊情况下，如在扫描活体动物或大型结构时，可采用医疗CT扫描方式，即射线源和探测器围绕样品旋转。
在大多数微/纳米或亚微米断层成像系统中，分辨率主要由文射线源焦点尺寸决定。由于几何放
大的原因，充许探测器单元尺寸远天于成像体素尺寸，因此充许使用更厚和效率更高的内炼体。几何放大的缺点是为了获取更高放大比，样品宜放置在离射线源很近的位置。如果要求样品安放在某种特定环境的腔体中或者原位加载台上，这是一个特殊的问题。这对射线源到样品的距离施加了一个下限，从而降低X射线强度（导致较低的信噪比和/或更长的采集时间），而为了获取相同的放大倍数，要求探测器放置在更远的位置。如果探测器到样品的距离小于源到样品的距离，探测器的分辨率取代射线源焦点尺寸成为限制系统分辨率的主要因素。此时，增加射线源到探测器的距离又意味着X射线强度降低，而高分辨率探测器倾向于采用更薄但探测效率较低的闪烁体。
CT系统可针对分辨率、能量、采集速度或直接成本进行设计优化，虽然一个特定的系统可在一个很宽范围的参数条件下操作，但是达到最佳指标的可选参数范围非常小。因此，用户在选择系统型号时宜考虑主要用途而非简单地过于关注指标。
例如，高分辨率CT系统（小焦点尺寸文射线源)的射线剂量比专门为这个分辨率设计的CT系统
要低一些；高分辨率扫描使用的高性能转台的负载能力更小；同样，高能系统与低能系统相比，闪烁体厚但分辨率低，低能系统闪烁体薄但分辨率高。
一些CT系统能提供可替换的X射线靶头（透射或反射，见附录A)和（或）可替换的探测器，但这导致系统成本更高。
在比较不同CT系统的分辨率和扫描时间时，主要是考虑信噪比（SNR），见GB/T41123.2一2021 的5.1.3。信噪比取决于文射线曝光量，扫描越快，信噪比越差，同时也取决于样品类型和几何结构。具有高空隙的立体结构（或具有较高比例的低吸收区域）的样品（例如泡沫或松质骨样品）获得比更均匀样品更好的信噪比（SNR）。
当曝光量一定，可通过设置X射线管电压以达到10%～20%的样品透射率，以获得最佳信噪比。 若透射率太低，则检测到的光子数量过少导致产生更多的噪声。相反，若透射率太高，则信号变化 4