Page 62 - 无损检测2023年第二期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202302006

复合材料的双能 CT 图像融合算法

赵付宝, 王从科, 郑素萍, 孙良文, 汤振鹤, 蒋志强
( 山东非金属材料研究所, 济南 250031 )

摘 要: 针对复合材料在 X 射线单一能量下 CT 图像对比度低、 细节信息不清晰等问题, 提出
一种基于生成对抗网络的双能 CT 图像融合方法, 用于融合高低能量条件下的图像。该网络由一

个生成器和两个判别器组成, 生成器用于提取 CT 图像的细节信息, 两个判别器用于区分融合 CT
图像和高低能 CT 图像之间的结构差异, 判断数据的真假。通过端到端模型的对抗训练完成融合
模型的构建, 最后生成包含高低能信息的融合 CT 图像。试验结果表明, 提出的基于生成对抗网络
的双能 CT 图像融合算法, 很好地突破了单能 X 射线 CT 成像的局限性, 融合后的双能 CT 图像细
节更加丰富, 有利于复合材料关键图像信息的判读。

关键词: 双能 CT ; 复合材料; 图像融合; 生成对抗网络

中图分类号: TP391.41 ; TP183 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 02-0028-05

Dual-ener gyCTima g efusional g orithmforcom p ositematerials

ZHAOFubao , WANGCon g ke , ZHENGSu p in g SUNLian g wen , TANGZhenhe , JIANGZhi q ian g
,

( Shandon g InstituteofNon-MetallicMaterialsm , Jinan250031 , China )

Abstract : Inordertosolvethe p roblemsoflowcontrastanduncleardetailinformationofcom p ositeCTima g es

undersin g leX-ra yener gy , adual-ener gyCTima g efusionmethodbasedong enerativeadversarialnetworkwas

p ro p osedtofuseima g esunderlowandhi g hener gycondition.Thenetworkconsistsofag eneratorandtwo

discriminators.The g eneratorwasusedtoextractthedetailsofCTima g es.Meanwhile , twodiscriminatorswere

usedtodistin g uishthestructuraldifferencesbetweenfusionCTima g esandhi g h-lowener gyCTima g es , andto

distin g uishtheauthenticit y ofdata.Thefusionmodelwasestablishedthrou g htheadversarialtrainin g oftheendto

endmodel , andfinall ythefusionCTima g econtainin ghi g handlowener gyinformation wasg enerated.The

ex p erimentalresultsshowthatthep ro p oseddual-ener gy ima g efusional g orithm basedong enerativeadversarial

networksolvesthelimitationsofsin g le-ener gyCTima g in gwell , andthefuseddual-ener gyCTima g ehasmore

details , whichwasbeneficialtotheinter p retationofke y ima g einformationofcom p ositematerials.

Ke ywords : dual-ener gyCT ; com p ositematerial ; ima g efusion ; g enerativeadversarialnetwork
计算机断层扫描( CT ) 作为一种重要的无损检 连续光谱下集成所有光子的能量, 利用 X 射线在物
测技术, 广泛应用于安全检查、 工业检测、 航空航天 体内的平均衰减效应进行成像的, 无法获得不同能
和临床诊断等领域 [ 1-5 ] 。 CT 技术通过扫描得到被 量下的物质衰减信息, 对原子序数低的物质的区分
检物体不同角度下投影数据, 利用图像重建算法得 效果不佳。近年来, 双能 CT 成像技术推动了缺陷
出被检物体内部的形状结构, 在逆向工程和缺陷检 检测的进一步发展。该技术公司可获得不同能量下
测中具有重要作用。然而, 传统的 CT 探测器是在 物质的衰减特性, 准确得到被测物质的电子密度、 原
子序数、 衰减系数分布等信息, 并且可利用物质在等
效原子序数 - 电子密度坐标系中的区域位置来实现
收稿日期: 2022-08-03
作者简介: 赵付宝( 1979- ), 男, 硕士, 研究员, 主要从事非金属 物质类别的判断和筛选 [ 6 ] 。目前常用的双能 CT 采
及复合材料的工业 CT 应用技术研究工作 集装置, 按照其结构和原理大体可分为三种类型, 分
(
通信作者: 赵付宝, q dzfb@163.com 别是双源双探测器CT 系统, 快速 kV p 峰值电压)
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2023年 第45卷 第2期
无损检测