4 курс / Лучевая диагностика / Введение_в_комп_рентг_и_нейтронную_томографию

са достигается за счет распределения вычислительных функций по различным процессорам, компьютерам или графическим станциям. Octopus предоставляет пользователю также возможность интегрировать в программное окружение собственные программы.

8.3. Приложение VGStudio MaX [107]

Популярное приложение для анализа и визуализации данных промышленной компьютерной томографии. Относится к наиболее совершенным программным платформам. Работает с данными объемом до 80 Гб. Программа обеспечивает:

-измерение 2D и 3D координат;

-сравнение реконструкции с CAD данными;

-автоматическое обнаружение пористости и включений;

-анализ толщины стенок;

-сепарацию материалов и геометрии;

-пакетный режим работы;

-средства подготовки отчета;

-высокое качество реконструкций.

VGStudio MaX дает возможность представлять сложный объект в виде набора отдельных областей (Region of interest), что позволяет исследовать структуру не всего объекта, а отдельной области, вызывающей интерес.

Программа состоит из нескольких модулей:

-реконструкции;

-сравнения реконструированных и CAD данных;

-анализа пористости или включений;

-анализа толщины стенок;

-измерения координат.

8.4. Программное обеспечение NRECON [108]

Программное обеспечение NRECON служит для реконструкции и визуализации рентгеновских данных, полученных на установках фирмы SkyScan, и находится в свободном доступе. Программы фирмы SkyScan предоставляют большое количество возможностей, включая параллельное вычисление с использованием алгоритма Фельдкампа, программное обеспечение InstaRecon® на основе запатентованных алгоритмов и применения графических процессоров. InstaRecon® увеличивает скорость реконструкции от 10 до 100 раз.

SkyScan снабжает все микро-КТ сканеры высокопроизводительным объемным программным обеспечением, производительность которого может быть увеличена за счет применения кластера графических процессоров, который содержит 8 NVIDIA Tesla карт.

Все программы для реконструкции в коническом пучке используют объемные алгоритмы и автоматический учет геометрии сканирования для конкретного сканера.

Реконструкция обеспечивает коррекцию ужесточения спектра, оптимизацию центровки синограмм, коррекцию кольцевых артефактов, реконструкцию выделенного объема, реконструкцию объектов размером больше поля зрения, маскирование дефектных пикселей, интерактивное выделение окна плотностей и др.

8.5. Программный комплекс MuhRec [109]

Программный комплекс был разработан в институте Пауля Шерера и служит для реконструкции нейтронных и рентгеновских томографических данных на базе алгоритма обратных фильтрованных проекций.

8.6. Пакет программ VG InLine [110]

VG InLine - это новый, готовый к использованию пакет программ от Volume Graphics, который позволяет автоматически проводить компьютерную томографию и анализ данных КТ как на производстве, так и в лабораторных условиях. Главным преимуществом является его простота – он работает с любыми системами КТ, представленными на рынке, без дополнительных настроек. Пакет может быть установлен на одном компьютере, на кластере ПК, может использовать современные графические ускорители (V5 и выше).

Для сравнения в табл. 8 приведены результаты измерения времени реконструкции на ПК в зависимости от формата проекционных данных.

8.7. Программа Диада [11]

Разработана российской компанией ООО «Диагностика-М», выпускающей продукцию под известной торговой маркой ТСНК. Работает под операционными системами Windows, обеспечивает управление системами сбора проекционных данных для цифровой томографии и восстановление внутренней структуры контролируемого объекта.

8.8. Программа COBRA [112]

COBRA – это продукт компании Exxim, предназначенный для 3D-реконструкции КТ-данных с использованием алгоритма фильтрованной обратной проекции (Фельдкамп) или собственного алгоритма компании.

Обеспечивает программную поддержку конусно-лучевых томографов с большим разнообразием аппаратных конфигураций конструкции. Позволяет устранять «металлические» артефакты, артефакты, обусловленные спектром излучения и приближением Фельдкампа. Программа основана на использовании итерационного алгоритма, обеспечивающего реконструкцию проекционных данных, в которых проявляется нелинейность коэффициента ослабления или неточность геометрически совмещения проекционных данных.

При реконструкции данных рекомендуется использовать ПК с ОС Windows ХР/Win7 на 64-разрядной платформе, в состав которого входят: четырехъядерный процессор с частотой 2,5 ГГц и выше, память 4 ГБ, видеокарта NVIDIA серии GeForce 200, дисплей с разрешением 1920x1200 и выше.

8.9. Программное обеспечение H-PITRE [113]

Программное обеспечение H-PITRE служит для обработки рентгеновских изображений, полученных при использовании фазового контраста, и томографической реконструкции. H-PITRE находится в свободном доступе.

8.10. Программный комплекс MMX-I [114]

Программный комплекс предназначен для реконструкции томографических данных объемом до нескольких сотен Гб даже на стандартном ПК. Может работать с данными, полученными при различных видах и режимах сканирования с учетом флюоресценции, поглощения излучения, фазового контраста и темного поля, и различных их комбинаций.

8.11. Программа NiftyRec [115]

Программа широкого применения. При реконструкции данных, полученных в рентгеновском излучении, она работает с пучками конической, веерной и геликоидальной конической геометрии. В случае нейтронного излучения геометрия пучка предполагается параллельной. Встроенные интерфейсы Matlab и Python предназначены для макетирования и разработки алгоритмов реконструкции.

8.12. Комплект программ DigiXCT [116]

Комплект программ используется в рентгеновской томографии при неразрушающем контроле, копировании изделий, проведении измерений внутренних размеров изделий.

8.13. Дополнительные средства

При реконструкции томографических данных могут использоваться известные программные пакеты, такие как: Image J, LabVIEW и Matlab [117–119].

Контрольные вопросы к главе 8

1.Привести примеры программного обеспечения, используемого при томографической реконструкции.

2.Опции, обеспечиваемые современными томографическими программными комплексами.

3.Способы оптимизации работы программных комплексов, служащих для томографической реконструкции.

4.Требования к вычислительным мощностям, используемым для томографической реконструкции.

5.Перечислить возможности Image J, LabVIEW и Matlab, которые могут быть использованы при реконструкции томографических данных.

Глава 9. Перспективы развития методов

Повышение экономических показателей процесса томографических исследований требует дальнейшего уменьшения времени, затрачиваемого на процесс измерения, которое должно быть существенно меньше времени изготовления объекта исследований. Уменьшение продолжительности измерений может достигаться путем создания:

-источников рентгеновского и нейтронного излучения с большим выходом, меньшим размером области излучения и несколькими энергиями излучения [120];

-эффективных спектрально чувствительных (например, [121]) детекторов излучений, отличающихся улучшенным отношением сигнал/шум и позволяющих проводить измерения с высокими производительностью и пространственным разрешением и лучшей точностью;

-устройств и приспособлений в помощь оператору КТ с целью уменьшения времени установки объекта в систему сканирования;

-мультисенсорных томографических систем с использованием нескольких источников одного или нескольких видов излучений [122–124].

Применение комбинированных систем с использованием оптического и рентгеновского излучений в контроле ПУ [125] позволяет одновременно распознавать как визуальные, так и невидимые дефекты, скрытые под корпусами компонент.

Для повышения измерительных возможностей КТ необходимо дальнейшее повышение точности 2D и 3D измерений и уменьшение их погрешности. В настоящее время эти измерения в ряде случаев уступают по точности оптическим и контактным методам измерений.

Помимо этого, развитие томографических методов предполагает:

-экономически обоснованный выбор компонентов систем томографии: источника и регистратора излучения, системы перемещения и вращения;

-усовершенствование алгоритмов реконструкции с возможностью выбора параметров, специфичных для измерительной задачи,

ипозволяющих одновременно разрабатывать пространственные модели объектов испытаний;

-совершенствование методов испытаний объектов, состоящих из различных материалов, с использованием источников излучений, отличающихся видом излучения и энергетическим спектром.

Перспективная система рентгеновского контроля должна включать в себя следующие компоненты:

-мультифокусную рентгеновскую трубку, обеспечивающую гибкость системы и позволяющую решать различные задачи, начиная от 3D корпусов и заканчивая IGBT (insulated-gate bipolar transistor) модулями;

-систему контроля интенсивности рентгеновского излучения для поддержания стабильного уровня интенсивности рентгеновского излучения и получения резкого и четкого изображения;

-мишень, обеспечивающую минимальный диаметр фокусного пятна при высокой энергии и интенсивности рентгеновского излучения;

-высокоскоростной цифровой плоскопанельный детектор для быстрого захвата изображения и оперативной реконструкции;

-инструменты обработки изображения в режиме реального времени для легкого обнаружения дефектов;

-универсальные инструменты КТ для проверки любых изделий методом неразрушающего контроля.

Развитие рентгеновской и нейтронной томографии предполагает расширение области применения этих методов, которое в настоящее время идет по пути обеспечения контроля:

- крупногабаритных объектов из материалов с высокой ослабляющей способностью, например, коробки передач, коленчатые валы, блоки двигателей, судовые двигатели;

- объектов таможенного контроля, к которым относятся грузовые и легковые автомобили, контейнеры для авиационных, автомобильных и морских перевозок.

Требуют своего решения и проблемы нейтронной томографии, которые связаны с относительно малым количеством радиографических источников и сравнительно малой их светосилой. Неразрешенной проблемой томографии в быстрых нейтронах остается малая эффективность их использования из-за невозможности коллимирования и низкой эффективности регистрации.

Контрольные вопросы к главе 9

1.Направления развития радиационной томографии.

2.Задачи развития томографических методов неразрушающего контроля промышленных изделий.

3.Средства уменьшения продолжительности измерений.

4.Что такое комбинированные томографические системы?

5.Требования к элементам перспективной системы рентгеновского томографического контроля.

6.Проблемы развития нейтронной томографии.

99

Заключение

Число промышленных и научных приложений компьютерной томографии весьма значительно и продолжает быстро увеличиваться. Проблемы развития цифровой томографии как метода визуализации внутренней структуры исследуемых объектов связаны с совершенствованием инструментария, алгоритмического, метрологического и программного обеспечения, адаптацией метода и реализующих его средств в различных приложениях.

Решение этих задач требует глубокой и тщательной проработки вопросов, связанных с влиянием негативных факторов физической и технической природы на качество получаемых результатов, а также координации деятельности в области КТ заинтересованных сторон.