工業(yè)檢測是工業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù),為工業(yè)流程、工業(yè)設(shè)備等正常運行保駕護航。構(gòu)成工業(yè)設(shè)備的工業(yè)件數(shù)量繁多,對局部工件檢測需要進行浩大的拆卸工程,導(dǎo)致工業(yè)檢測仍存在許多不便,將基于正電子湮沒的γ光子探測技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)檢測,并直觀地將檢測結(jié)果成像出來,可以簡化檢測過程。論文主要圍繞γ光子探測在工業(yè)應(yīng)用中的成像算法與可視化技術(shù)進行研究。利用GATE仿真軟件,搭建了正電子斷層掃描成像仿真系統(tǒng),將其用于模擬γ光子探測過程,研究了GATE仿真過程中的相關(guān)技術(shù)。對仿真采集所獲取的γ光子符合事件進行了統(tǒng)計,以正弦圖的形式進行存儲,為成像算法研究提供了充分的仿真實驗數(shù)據(jù)。研究了經(jīng)典的正電子斷層掃描成像算法——最大似然期望最大重建算法和最大后驗概率重建算法。最大似然期望最大算法在迭代過程中隨著迭代次數(shù)的增加,一些噪聲在迭代過程中反而會被重建恢復(fù)出來,圖像重建質(zhì)量可能會退化。針對這個缺點以及工業(yè)檢測中對高精度成像的要求,對最大后驗概率重建算法進行了研究并進一步改進,結(jié)合了各向異性濾波和Thin Plate勢函數(shù),交替迭代,以達到抑制噪聲、保護邊緣、提高圖像重建質(zhì)量的目的。研究了體繪制技術(shù)中的光線投射算法,實現(xiàn)了工業(yè)γ光子探測三維重建。基于可視化工具包VTK,根據(jù)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想,利用了Qt界面設(shè)計技術(shù),設(shè)計了工業(yè)γ光子檢測成像三維可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能主要包括探測切片數(shù)據(jù)的導(dǎo)入顯示以及三維重建顯示,以滿足檢測人員對檢測結(jié)果的分析處理需求。通過幾組γ光子探測成像實驗,驗證了本文研究的二維、三維重建算法,同時測試了系統(tǒng)軟件各項功能的穩(wěn)定運行。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL816.2
【部分圖文】：

民經(jīng)濟現(xiàn)代化發(fā)展的速度、水平和規(guī)模與工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，工業(yè)在世界各國的中均發(fā)揮著關(guān)鍵作用。由于工業(yè)領(lǐng)域中，許多重大工業(yè)設(shè)備會在各種環(huán)境下反復(fù)運行現(xiàn)故障，就可能造成重大的經(jīng)濟損失甚至安全事故。同時，復(fù)雜的工業(yè)設(shè)備制造周本高、市場競爭也很激烈，需要可靠的檢測手段把控其質(zhì)量。無損檢測作為工業(yè)領(lǐng)流程的質(zhì)量把控手段，起著至關(guān)重要的作用。尤其在工業(yè) 4.0 的時代，是利用信息進產(chǎn)業(yè)變革的時代，也是追求智能化的時代，工業(yè)領(lǐng)域?qū)o損檢測技術(shù)提出了更高不僅對準(zhǔn)確性、靈敏度等方面的要求很高，而且對檢測結(jié)果的可視化程度也有著較現(xiàn)實的技術(shù)要求�？茖W(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的今天，工業(yè)檢測成像方法仍面臨著許多挑戰(zhàn)[1]，包括：（備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，檢測可達性因此而大打折扣，比如圖 1.1 所示，航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)極工業(yè)件種類繁多，裝配繁雜，在位檢測技術(shù)尤為重要；（2）材料多樣，包括金屬、至復(fù)合材料等，這對檢測方法有著嚴(yán)格的要求，現(xiàn)存的許多檢測手段有效性都受到響；（3）工業(yè)領(lǐng)域涉及的應(yīng)用環(huán)境多變，在某些環(huán)境下，可能會遭受腐蝕及氧化等致一些微觀缺陷出現(xiàn)，目前的檢測成像技術(shù)尚不能達到高分辨率的要求。

響應(yīng)事件實現(xiàn)工業(yè)件斷層成像，通過對成像算法的優(yōu)化，和可視化工具包對二維斷層圖像進行三維重建，在此基礎(chǔ)統(tǒng)，實現(xiàn)檢測結(jié)果的多角度直觀顯示。研究現(xiàn)狀探測技術(shù)研究現(xiàn)狀，英國物理學(xué)家狄拉克在求解相對論性的電子運動的狄拉。1932 年，第一個未知粒子的移動軌跡是美國加州理學(xué)院宇宙射線發(fā)現(xiàn)的，這個粒子后來被確定為正電子，即人類發(fā)著相反的電荷，其他性質(zhì)完全一樣。核素的衰變可以產(chǎn)生正電子[3]，其過程為：一個不穩(wěn)定的發(fā) β+衰變（又稱正電子衰變），自發(fā)地放射出正電子，同時原，并發(fā)射出一個中微子。該過程可以用以下公式表示：+ 0-1 1+ + +A AZ ZX Y E

圖 1.3 正電子湮沒反應(yīng)示意圖湮沒技術(shù)（PositronAnnihilation Technique，PAT）作為一項新型核非侵入性的研究手段，對物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行探測。目前，基于正像方法在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，并在上世紀(jì) 80 年代型計算機斷層顯像（Positron Emission Tomography，PET）。因為 P精準(zhǔn)等特點，且能夠在腫瘤和癌癥病變區(qū)形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前發(fā)現(xiàn)達國家在上世紀(jì) 90 年代相繼建立起近百個 PET 影像中心。通過
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3 韓洪銀;夏海鴻;王濤峰;孟慶華;朱麗萍;王黎明;侯龍;;~(252)Cf自發(fā)裂變反應(yīng)的中子與γ光子發(fā)射競爭[J];中國原子能科學(xué)研究院年報;2005年00期

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本文編號：2855781