ComputerEngineering and Applications计算机工程与应用
工业CT材料密度测量方法研究王珏12,黄苏红3,蔡玉芳1
WANG Juel-2,HUANG Suhong,CAI Yufang'
1.重庆大学ICT研究中心，重庆400030 2.重庆大学自动化学院，重庆400030
1.ICT Research Center,Chongqing University,Chongqing 400030,China 2.College of Automation,Chongqing University,Chongging 400030,China Email:huangsuhong1986@163.com
2010,46(2)
203
WANG Jue,HUANG Suhong.CAI Yu-fang.Research on measuring ICT material density.Computer Engineering and Applications,2010,46(2):203205.
Abstract: In order to realize density quantitative measurement for high-density and great varying range materials,an automatic density measurement system is established and the relationship between the density and CT number of industrial materials is in-vestigated.According to the common density of detected workpiece in ICT,a few representative kinds of uniform material
are
chosen as the standard workpieces and aluminum material is as a standard reference.lt is based on CT scanning to gain the CT number with different density standard workpieces.The CT mumber of air in the standard image,chosen from all,is as the refer ence standards for correcting the CT number of detected material.Using the least square method fits the formula between the ma-lerial density and the CT number.An experiment to detect the density of plasties,rubber,glass,titanium alloy,steel and copper,the
meaauring accuracy can be reached 1%.It can satisfy the industry requirements of precision. Key words: CT image;malerial density;CT number
捕要：为了实现对密度高且变化范围大的材料进行密度定量测量，建立自动密度测量系统，对工业材料的密度与CT数的关系进行研究。根据工业CT检测工件常见密度，选取有代表性的几种均匀材料作为标件，并以铝材料作为参考标准件。通过CT扫描获取不同密度标件对应的CT数。选用一幅CT图像为标定图像，以该图像中空气的CT数为标准，对被测材料的CT数进行修正。采用最小二泉法拟合材料密度与CT数的关系式。实验对塑料、橡胶、玻璃、钛合金、钢、钢等材料的密度进行测试，测量精度小于
1%。测量结果基本满足工业材料密度的精度要求。关键调：CT图像：材料密度：CT数
DOI: 10.3778/j.issn.10028331.2010.02.060
1
引言
文章编号：10028331(2010)020203-03
文献标识码：A
中图分类号：TP391
料的要求，仍不能满足需求+。研究出了基于最小二乘法的特
工业CT具有不受被检测物体的材料种类、形状结构等因
素影响的优点，能以图像的形式，清晰、直观、准确地展示被测物体的内部结构、物质组成以及缺陷状况，因而CT技术被广泛地用于定性地测量和分析材料密度。然而实际工程应用中，传统的定性测量已不能达到要求，如军事上的弹药，它的装药密度指标就要求误差控制在1%，所以对材料密度的定量测量进行研究就显得尤为重要"。
基于CT图像的密度测量技术在医学上的研究与应用相对比较成熟，因为医学检测的组织相对比较稳定-]。而工业检测对象材料密度高且变化范围大、结构复杂，很难准确定量测量被检工件的密度。目前已有部分研究实现了对低密度、密度变化范围小的材料密度的定量测量，然而对于工业实际应用材
定标定技术，建立特定条件下材料密度与CT值之间的关系，并提出采用空气修正被测材料CT值，减小密度测量误差。实验证明该方法应用于工业领域，实现工业材料密度的定性测量，
且达到较高的精度，满足工业需求。材料密度的测量原理
在物理学原理上，单色射线穿过物体遵循指数衰减规律
即比尔定律： Iale
(1)
式中，I：表示通过物质衰减后的射线强度；I：表示入射射线强度：表示物质的线性衰减系数;d：表示物质厚度。由CT原理
基金项目：国家自然科学基金(the National Natural Science Foundation of China under Grant No.60672098)。
作者简介：王班(1961-)，男，教授，主要研究方向：检测技术与自动化装置、根式识别与智能系统、工业测控系统等；黄苏红（1986-），女，硕士研究
生，研究方向：工业用计算机断层扫描成像技术；察玉芳(1978-)，女，助理研究员，研究方间：工业用计算机断层扫描成像技术。
收稿口期：20090327 万方数据
修月期：2009-0525