伪彩色数字高程模型在工业CT断层图像检查中的应用

0　引言

工业CT利用计算机断层成像技术(Computed Tomography,简称CT)对材料和设备的裂纹、气孔、针孔和夹杂等缺陷进行无损检测,完成某些部件的厚度和密度的参数测量,是当前各国迫切需要的尖端检测设备。在工业CT图像检查系统中,各种图形和图像处理技术得到应用,包括对单个断层的二维图像处理技术,以及对一组断层图像序列的三维重建。其目的都是为了更好的再现物体的内部结构,为检查人员提供有效的检查手段。

CT断层图像具有较大的动态范围和较高的空间分辨率以及反差灵敏度,常用图像处理与显示方法在处理CT断层图像方面存在某些的局限性。当断层图像的精度提高时,这种局限性甚至使得提高的精度对于检查图像没有什么贡献。本文提出的伪彩数字高程模型方法,将计算机图形学和地理信息系统中的可视化技术应用到CT断层图像检测领域,能够充分利用二维断层灰度图像的信息,并通过三维视觉效果提供快速、形象的缺陷检测工具。

1　断层图像显示方法分析

在各种工业CT断层图像检查系统中,广泛的利用直方图均衡、灰度变换、滤波、边缘增强、伪彩色、缩放等常用图像变换与处理技术,对由CT重建得到的二维灰度断层图像进行处理,以提高人眼对缺陷的识别能力。

CT断层图像通常为12bit或者16bit的灰度图像。在对断层灰度图像进行归一化、背景淡化和镜像操作处理后,进行直方图均衡、滤波、边缘增强、灰度变换等图像处理,然后通过颜色查找表来将12bit或16bit图像数据转化为8bit DIB图像数据,最后根据8bit图像数据和

调色板来将图像输出到屏幕。采用这种处理流程的图像检查系统存在两点局限性:

1)8bit DIB灰度图像导致图像精度的损失通过以上流程处理后的显示图像,在将断层图像数据转换为8bit DIB灰度图像时,无论采用何种变换方法,都在一定程度上损失了图像精度。即使随着扫描装置的机械精度提高,探测器动态范围的提高,从而断层图像的数据精度得到了进一步提高,在这种图像处理流程之下,提高断层图像数据精度对供检查的最终显示图像并没有多大的意义。

2)伪彩色变换掩盖了像素灰度值大小伪彩色变换方案在灰度图像检测方面获得广泛应用。人眼只能分辨几十种不同深浅的灰度级,但能分辨几千种不同的颜色。伪彩色变换将灰度图像中的不同灰度值区域赋予不同的颜色,对于人眼来说,增强了视觉效果。在灰度图像的检查系统中,选择合适的伪彩色方案,往往能够突出待检测物体的某些部位或特征,获得良好的检查效果。

然而,在灰度图像转换为伪彩色图像时,像素灰度值的物理意义即被特定的色彩所代替,这种灰度到色彩的映射关系使得像素的具体灰度值大小在被显示图像上就失去了意义。也就是说,检查人员无法从显示的伪彩色图像看出原来图像中像素的灰度值的大小,只能看到灰度的分布情况。