ICS 19.100 N 78
GB
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-destructive testing instruments-
Properties test method for performance of industrial X-ray
computed tomography (CT) equipment
2011-11-01实施
2011-06-16发布
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 GB/T26593—2011
目 次
前言 1 范围
规范性引用文件术语和定义及缩略语试验方法 ....
2 3 4
4.1 空间分辨力测试 4.2 密度分辨率测试 4.3定位光标准确度测定 4.4层厚准确度测定 4.5CT值标准差测定附录A（规范性附录） 圆盘标准试件附录B（资料性附录） 圆盘法测试的算法流程附录C（规范性附录） 圆孔型测试卡法测试空间分辨率附录D（规范性附录） 空气间隙法测试密度分辨率.
10 12 GB/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。
E GB/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。它在数值上等手线扩展函数的一维傅立吁变换。
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。
I GB/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一一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数据轮廊变化，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.1B.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）。 2 GB/T26593—2011
表1推荐适用的各项参数
单位：像系拟合点数 11
圆盘图像 235 470 940
图像矩阵尺寸
像紊距离单位
方块最大尺寸
256 512 1 024
12 24 48
0.100 0.050 0.025
21 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--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响。测定区范围一般应采用圆盘CT图像中心直径约为圆盘直径1/3的圆形区域，如图1所示。
陶盘CT图像
方块区
测定区
图1 测定区和方块区
3 GB/T26593-—2011
4.2.3方块的规定
将测定区分成大小相等且互相不重叠的多个方块，方块的大小以像素的数量为单位。方块大小的选取从一个像素尺寸到多个像素尺寸，从而形成一系列方块模型。方块的最大尺寸应符合表1的规定。 在每种模型中方块的数量应不少于25个。 4.2.4平均标准偏差的计算
对圆盘扫描获得CT图像。选择测定区和方块模型。对于每种方块模型，计算每个方块内像素平均值，按式(1)计算方块总的CT平均值：
=1
......(1)
m2
式中： μ-—方块总的CT平均值； m方块的数量； ""—每个方块的CT平均值（其中i=1,2,3，,m)。 用计算方块像素平均值标准偏差的方法，获得平均标准偏差（对于一个像素的情况，平均标准误差
等于标准偏差）。见式（2）。
(μ-)2量 m-1
(2)
式中： —平均标准偏差。
4.2.5CDF曲线）的生成
按照方块尺寸从小到大的次序，建立方块尺寸和平均标准误差之间的关系表。按平均标准误差表示为占各自总的像素平均值的百分比，乘以3，得到方块尺寸范围和密度分辨率的关系，即CDF（曲线）。 将CDF曲线绘制在对数坐标系上，由此可以得出在不同尺寸范围下的密度分辨率。
密度分辨率测试也可采用空气间隙法，见附录D。 4.3定位光标准确度测定 4.3.1采用均质材料制成圆柱形标准试件，表面应有清晰易见的定位标记，内部嵌有与均质环境成高对比的特定形状的物体，此物体形状和位置与标准试件的定位标记具有严格空间几何关系。 4.3.2标准试件放置在检测床上，使标准试件圆柱轴线垂直于扫描平面并处于扫描视野中心位置并使标准试件的定位标记和定位光标重合。 4.3.3采用标准的扫描条件进行扫描。 4.3.4在CT图像中测定标准试件在扫描层中所处准确位置。 4.3.5利用表面的定位标记计算出定位光标对实际扫描层面位置的偏差。 4.4层厚准确度测定 4.4.1采用均质材料制成圆柱形标准试件，内部嵌有与均质环境成高对比度的金属薄片，金属薄片与标准试件圆柱轴线成一定夹角。 4.4.2使标准试件圆柱轴线垂直于扫描平面，处于扫描视野中心位置。 4.4.3采用标准的扫描条件进行扫描。 4.4.4调整CT图像的窗宽、窗位，窗宽调到最窄，调整窗位使背景影像恰好消失，测出背景的CT值和铝片的最大CT值。 4.4.5将背景的CT值和铝片的最大CT值之和除以2，其结果称为CT值的半值。 4.4.6将窗位调到CT值的半值处，窗宽仍保持最窄，测出铝片的斜面宽度（半值全宽），即为层厚。 4.4.7如果用多个片状物组成的多斜面，同时按4.4.4～4.4.6的步骤分别得出层厚值，再取其平均值 4 GB/T 265932011
为层厚。 4.5CT值标准差测定 4.5.1通过对标准试件进行扫描，测CT图像均匀性的同时获得CT均值、噪声值。 4.5.2使标准试件圆柱轴线垂直于扫描平面并处于扫描视野中心位置，使标准试件的定位标记和定位光标重合。 4.5.3采用标准的扫描条件进行CT扫描。 4.5.4对每幅图像进行下列测量：
a) 在图像中心取-大于100个像素点并小于10%面积（如1cm）的区域，测出此区域的CT均值
和噪声值； b) 在相当于钟表时针3、6、9、12时的方向上，距标准试件边缘1cm处，每个位置的面积大于等于
a)4项规定的区域，分别测出4个区域的CT均值，其中以与中心区域CT均值的最大差值来表示CT值的标准差。
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