入 门篇 3
第1章 引言 3
1.1从“盒子里装的是什么”谈起 3
1.2用未知数X定义的射线 3
1.3无胶片照相技术 4
1.4“要把西瓜切开才能看清楚” 5
1.5传统断层成像技术 6
1.6怎样才能免除重叠图像的干扰 7
1.7历史性的突破 8
1.8现代工业CT实例 9
参考文献 11
第2章 预备知识 12
2.1数字化图像 12
2.2投影 13
2.3理解图像重建的概念 15
2.4投影数据和正弦图 18
2.5与CT应用相关的几个物理问题 21
2.5.1射线与物质的相互作用 21
2.5.2不可抗拒的统计规律 26
2.5.3部分体积效应 26
2.5.4射线的多色性和硬化 28
参考文献 29
第3章 工业CT的基本组成 31
3.1工业CT常用的两种扫描模式 31
3.2工业CT系统常用的射线源 35
3.3射线探测器和准直器 42
3.3.1分立探测器 42
3.3.2面探测器 43
3.3.3准直器 45
3.4数据采集系统 46
3.5扫描机械系统 47
3.6计算机硬件和软件 48
3.7辅助系统（辅助电源和安全系统） 49
参考文献 50
第4章 工业CT系统的性能和指标 51
4.1工业CT的性能参数概述 51
4.2图像对比度 54
4.3点扩散函数和调制传递函数 55
4.3.1点扩散函数对CT图像的影响 55
4.3.2调制传递函数对CT图像的影响 57
4.4噪声对CT图像的影响 59
4.5 CDD曲线 60
4.6伪像概述 61
4.7工业CT系统的验收和指标测定 62
4.7.1检测空间分辨率的传统模体和方法 63
4.7.2检测密度分辨率的传统模体和方法 64
4.7.3圆盘法检测空间分辨率和密度分辨率 65
参考文献 67
第5章 工业CT的安装、调试和使用 68
5.1安装安全注意事项 68
5.2工业CT的安装与预调 69
5.2.1土建施工 69
5.2.2主体设备机械安装 70
5.2.3主机设备电器安装 71
5.2.4机电系统冷运行 72
5.2.5 X射线机出束试验和正式运行前的辐射安全检查 72
5.2.6探测器-准直器位置的进一步调整 72
5.3工业CT系统的精细调整 73
5.3.1探测器效率校正 73
5.3.2 DR扫描流程和工业CT各种扫描流程调试 74
5.3.3旋转中心位置的确定——薄壁圆筒法 75
5.3.4旋转中心在不同扫描位置下的校正 75
5.4 CT系统总体性能指标测定和功能调试 75
5.4.1工业CT切层位置的确定 75
5.4.2 CT值的标准化处理和标定 76
5.4.3功能调试和总体性能指标测定 77
5.5工业CT运行操作 79
5.5.1工业CT系统运行需要注意的事项 79
5.5.2工业CT系统工作流程 80
5.6工业CT的辐射安全措施 81
5.6.1安全系统的构成 81
5.6.2安全联锁及故障处理流程 83
5.7工业CT测试结果的观测 83
参考文献 86
第6章 工业CT系统的选择和设计 87
6.1工业CT系统的两类技术参数 87
6.2空间分辨率和技术数据之间的关系 88
6.3密度分辨率和技术数据之间的关系 91
6.4选择CT系统时值得注意的几个问题 93
6.4.1工件尺寸对系统性能的影响 93
6.4.2探测器尺寸及数量的选择 95
6.4.3测试技术指标时的技术条件 95
6.4.4三维图像重建和三维反演技术的应用 95
6.4.5 DR方法的有限检测能力 96
6.4.6扫描方式的选择 96
6.5工业CT系统设计举例 97
参考文献 101
中 级篇 105
第7章CT扫描数据采集技术 105
7.1 X射线在物质中的能量转移 105
7.2比释动能和X射线强度的估算方法 106
7.3辐射探测器 108
7.3.1工业CT用辐射探测器的主要特点 108
7.3.2工业CT常用辐射探测器 109
7.4探测器效率 114
7.4.1量子转换效率 114
7.4.2准直器 114
7.4.3 X射线在探测器阵列中的能量沉积 116
7.5辐射探测器测量数据的预处理 117
7.5.1射线源强度的校正 117
7.5.2辐射探测效率器的能量响应特性的校正 117
7.6数据采集系统的电子电路 118
7.6.1关于电子电路的基本考虑 118
7.6.2电子电路的结构 118
参考文献 121
第8章 工业CT图像重建算法 122
8.1预备知识 122
8.1.1 Radon变换 123
8.1.2 Fourier变换 123
8.1.3中心切片定理 124
8.2平行束投影的几种重建算法 126
8.2.1直接Fourier变换重建算法 126
8.2.2滤波反投影重建算法 126
8.2.3 Radon反演算法 128
8.3平行束投影的反投影滤波重建算法 129
8.3.1一元函数的Hilbert变换 129
8.3.2有限区间上的Hilbert逆变换 130
8.3.3图像的Hilbert变换 130
8.3.4图像的Hilbert变换图像与投影的关系 131
8.4扇束滤波反投影重建算法 132
8.4.1扇束扫描几何参数和坐标系统 132
8.4.2扇束滤波反投影重建公式 133
8.5 RT扫描模式的反投影滤波重建算法 135
8.5.1转台多次偏置的RT扫描模式 136
8.5.2转台单侧多次偏置的RT扫描的DBP公式 136
8.5.3算法实现步骤 139
8.5.4数值实验 139
8.6迭代重建算法 142
8.6.1 CT图像重建离散模型 143
8.6.2离散模型的常用求解方法 144
8.6.3代数重建算法 144
8.6.4优化问题和Richardson迭代算法 146
8.6.5 EM迭代算法 148
8.6.6子集排序迭代算法 148
8.7锥束CT重建算法简介 149
参考文献 150
第9章 计算机仿真与CT伪像 152
9.1计算机仿真 152
9.2计算机仿真在工业CT中的应用 152
9.3仿真头部模型和仿真数据的产生 153
9.4物理相关性能的计算机仿真 156
9.5 CT伪像的仿真实验 157
9.6伪像形貌分类 158
参考文献 159
第10章CT相关技术 161
10.1三维图像的显示（可视化）方法 161
10.1.1基于等值面的体绘制 163
10.1.2直接体绘制 164
10.1.3三维重建图像绘制中的关键技术 165
10.2工业CT在反向工程和先进制造技术中的应用 167
10.2.1逆向工程的概念 167
10.2.2逆向工程的应用 168
10.2.3逆向工程的一般过程 168
10.2.4数据采集技术 169
10.2.5 CT数据采集 169
10.2.6 CT图像处理 170
10.2.7基于CT检测的几何模型重建 171
参考文献 174
第11章 相衬CT 176
11.1引言 176
11.2 X射线的性质 177
11.3相位和相位信号 178
11.4相位衬度成像的原理和方法 178
11.5非相干光源相位衬度成像的原理 180
11.6相位衬度三维成像技术的发展 182
11.6.1相位衬度三维成像的条件 183
11.6.2相位衬度三维成像的基本原理 183
11.7相位衬度成像的回顾和展望 185
11.7.1相位衬度三维成像的理论发展 185
11.7.2非相干光源相位衬度三维成像 186
11.7.3纳米分辨相位衬度三维成像光学 186
11.7.4散射衬度三维成像 186
11.8结束语 187
参考文献 187