工業(yè)CT技術(shù)是一項(xiàng)可視化測(cè)試技術(shù)，工業(yè)CT掃描成像的結(jié)果不僅能清晰、精確地再現(xiàn)被測(cè)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且可以定量地給出物質(zhì)密度組成和內(nèi)部細(xì)節(jié)的幾何尺寸，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。

但是，由于技術(shù)原理和設(shè)備的軟硬件條件等限制，重建圖像中不可避免地產(chǎn)生偽影，圖像均勻性變差，質(zhì)量受到較大影響。偽影的種類很多，如環(huán)形偽影、邊緣偽影、金屬偽影、散射偽影等都是常見的偽影；其中，在低能射線工業(yè)中，射線連續(xù)譜導(dǎo)致的射束硬化使重建圖像中產(chǎn)生的偽影，很多沒有明顯的不連續(xù)性，沒有清晰的邊界，使其識(shí)別較為困難，易造成檢測(cè)人員的誤判。

工業(yè)CT掃描結(jié)果中射束硬化成因X射線工業(yè)CT能量是連續(xù)譜,高能量X射線穿透能力強(qiáng)，低能量X射線穿透能力差，低能量光子比高能量光子更易被材料吸收。穿透工件時(shí)，透射后X光子中低能量光子份額減小、高能量光子份額增大，射束平均能量增大，能譜峰值右移(能譜變硬)，這種現(xiàn)象稱為射束硬化。如果以射線能量值為橫坐標(biāo)，相對(duì)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，透射后的射線譜相對(duì)于人射譜峰值右移。射束硬化會(huì)引起測(cè)量數(shù)據(jù)不一致，掃描圓柱形均勻工件時(shí)，CT值隨半徑減小而減小，在CT圖像中表現(xiàn)為邊緣區(qū)域的灰度值比中間區(qū)域的高產(chǎn)生類似“杯子”形狀的偽影，也稱杯狀偽影。杯狀偽影的不連續(xù)性不明顯，沒有清晰的邊界，識(shí)別困難。杯狀偽影與環(huán)形偽影和邊緣偽影不同，后兩者均有較為清晰的邊界。

目前針對(duì)偽影的研究和判讀的算法常用的有多項(xiàng)式擬合校正法，這是對(duì)每個(gè)投影角度下的各探測(cè)器通道分別采用不同的校正函數(shù)進(jìn)行校正。由于擬合的線衰減系數(shù)與物質(zhì)實(shí)際的線衰減系數(shù)有所區(qū)別，使校正后的投影值力與理想值也有所偏差，校正后圖像的標(biāo)準(zhǔn)差有所增大，將原有噪聲進(jìn)行了放大。這是線性化校正法的校正原理所決定的，是不可避免的誤差。也有一些新的方法，例如重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院李老師等人則針對(duì)每一個(gè)分度投影數(shù)據(jù)，采用權(quán)函數(shù)與當(dāng)前分度投影數(shù)據(jù)乘積的方法進(jìn)行硬化校正。相比多項(xiàng)式擬合法，此方法從原理上改進(jìn)了校正算法，針對(duì)每個(gè)分度投影數(shù)據(jù)，采用權(quán)函數(shù)與當(dāng)前分度投影數(shù)據(jù)乘積的方法進(jìn)行硬化校正,校正后圖像的標(biāo)準(zhǔn)差略有降低，噪聲沒有被放大，且信噪比提高達(dá)三倍以上，校正效果比較理想。

分析X射線CT圖像中杯狀偽影產(chǎn)生的原因，基于權(quán)函數(shù)的硬化偽影校正方法，通過階梯模型和被測(cè)物體的投影數(shù)據(jù)得到了不同厚度下的線衰減系數(shù)，并給出了硬化模型承數(shù)和權(quán)函數(shù)校正模型函數(shù)，確定了權(quán)函數(shù)。對(duì)含有杯狀偽景影的實(shí)際CT圖像進(jìn)行了校正實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，與最常用的多項(xiàng)式擬合法相比，對(duì)于圓柱形工件的杯狀偽影校正后沒有放大噪聲，灰度圖像信噪比提高了三倍以上，且圖像邊界保持效果較好。當(dāng)然，目前權(quán)函數(shù)針對(duì)的是圓盤型CT圖像，對(duì)其他幾何形狀的圖像需選用不同的權(quán)函數(shù)來完成校正算法，這也是下一步的研實(shí)究重點(diǎn)。

除了杯狀偽影，還有環(huán)狀偽影。為了去除工業(yè)CT圖像中的環(huán)形偽影,王玨教授等提高CT重建圖像質(zhì)量以及后續(xù)處理和量化分析的精度,提出了一種基于投影正弦圖的新型校正方法。首先,采用S-L濾波器對(duì)原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,增強(qiáng)偽影信息。接著,對(duì)濾波后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行線積分,并采用差分處理,進(jìn)一步增大偽影與工件輪廓的差異。然后,按照插值次數(shù)對(duì)差分后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行插值平均,并根據(jù)正態(tài)分布選取自動(dòng)查找偽影的位置。最后,結(jié)合線性插值與線性外推的方法對(duì)環(huán)形偽影處投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。對(duì)含有環(huán)形偽影的實(shí)際CT圖像進(jìn)行了校正實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,與基于極坐標(biāo)變換、小波-FFT濾波的校正方法相比,該方法校正后的灰度圖像信噪比增益達(dá)1.688 dB,有效地消除了環(huán)形偽影,同時(shí)又很好地保持了圖像邊緣及分辨率。對(duì)探測(cè)器故障或性能不穩(wěn)定引起的間斷的環(huán)形偽影校正效果良好。

工業(yè)CT常用的CT掃描模式有一代掃描、三代掃描，其中三代掃描具有更高的效率，但是容易由于校正方法不佳而導(dǎo)致環(huán)狀偽影，所以減弱或消除環(huán)狀偽影是體現(xiàn)CT系統(tǒng)制造商技術(shù)水平的主要內(nèi)容之一。