工业CT扫描的基本原理及CT图像处理常见问题之伪影

图2  金属处的条纹状与放射状伪影

当X射线穿过高衰减度材料如金属时，材料会大量吸收X射线光子，导致较少的光子到达探测器，从而降低了图像相应部分的信噪比。低信噪比会在图像中产生条纹状阴影，特别是沿X射线的入射方向更为质密的区域，所以该种条纹状阴影经常出现在材料最质密处或处在较为中心处的高衰减材料的边缘处，如下图3展示了一组较为典型、出现在铝制铸件上的条纹状阴影。

图3  由于光子饥饿效应产生的条纹状阴影

该种伪影是由于X射线束穿透高衰减度材料时，发生的较强的康普顿散射或相干散射效应。因此散射光子被探测器误判为射线的原始（直线）路径，从而导致图像上出现 “云雾“状伪影，这种伪影通常出现在高衰减度材料的边界处，会严重影响该种材料的边界识别，如下图4展示的铝制活塞的钢销边界处的典型云雾状散射伪影。

图4  典型的云雾状散射伪影

回顾上篇中我们提到的CT图像成像过程，虽然金属伪影在工业CT中最为常见，但都可以归纳为由于被扫描物体其自身材料性质所产生的伪影，仅发生在射线透射被测物体并达到探测器这一过程。除此之外，在CT成像的其他阶段如在发射阶段使用的不同射线类型；探测阶段所使用的不同检测设备或检测方法；不同仪器厂家在投影重构阶段所采用的不同算法；抑或是整个测试过程中由于操作产生的误差等等，都会在不同阶段产生不同的伪影。这些伪影往往具有一定的相似性，因此在下文中，我们将对发生在其他阶段的较为典型的伪影，就其成因、表现形式等方面进行展开，并提供示例以说明每种伪影的种类：

图6  周期性噪声所导致的典型莫尔纹伪影

图7  两处典型的环状伪影

由于伪影产生的特殊性，在BETA CAE开发的RETOMO软件中可以通过以下操作，减少伪影在图像分割中的影响。

图8  拖动绝对阈值以适应材料边界

除了上述两种方法，在RETOMO中还有其他几种工具，如形貌学过滤器（Morphological filter）或者基于局部种子生长逻辑的轨迹分割工具（Trace Segmentation）或法兰工具（Flange Tool）均可用于处理由于伪影所导致的分割错误问题。此外，RETOMO中还支持更为快捷的人工智能复制分割，能大幅提升用户的使用效率。

至此，工业CT的应用场景、原理、常见问题分析的介绍就完成了。关于BETA RETOMO软件在这一领域的更多应用，欢迎随时与我们联系。