Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЛЯ РАДИОГРАФИЧЕСКИХ И ТОМОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ РАДИОГРАФИИ И ТОМОГРАФИИ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 11
1.1. Системы цифровой радиографии и томографии для неразрушающего контроля 11
1.2. Цифровая обработка рентгеновских изображений 15
1.2.1. Введение 15
1.2.2. Общая процедура обработки 15
1.2.3. Оцифровка и форматы изображений 16
1.2.4. Гистограмма изображения 17
1.2.5. Lookup-таблица и повышение контраста 17
1.2.6. Удаление фона 20
1.2.7. Усреднение кадров 22
1.2.8. Калибровка изображений по черному, белому и опорному каналу (фону) 22
1.2.9. Геометрические преобразования 24
1.2.10. Сшивание изображения 27
1.2.11. Фильтрация изображений 28
1.2.12. Обнаружение крёв 32
1.2.13. Сегментация 34
1.2.14. Изображение дуальной энергии 37
1.3. Методы обработки данных в томографических системах неразрушающего контроля для небольшого
числа рентгеновских проекций 41
1.4. Выводы по главе 1 44
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СШИВКИ ЦИФРОВОГО ПАНОРАМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ СВАРНОГО ШВА ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ СНИМКОВ 46
2.1. Постановка задачи радиографии сварного шва 46
2.2. Алгоритм автоматической сшивки панорамного изображения 46
2.3. Алгоритм 48
2.3.1. Определение угла поворота кадра 48
2.3.2. Выравнивание яркости кадров 50
2.3.3. Попиксельное совмещение кадров 52
2.3.4. Альфа смешивание яркости в области перекрытия 54
2.4. Результаты численных расчетов 55
2.5. Выводы по главе 2 57
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С НЕБОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ПРОЕКЦИЙ ... 59
3.1. Постановка задачи рентгеновской томографии 59
3.2. Алгоритмы томографической реконструкции 61
3.3. Алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа
рентгеновских проекций 62
3.3.1. Адаптивная итерационная реконструкция 64
3.3.2. Результаты, полученные с помощью предлагаемой адаптивной итерационной реконструкции69
3.3.3. Оптимизации 72
3.4. Алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских
проекций 74
3.4.1. Фильтрованная обратная проекция 76
3.4.2. Рандомизированная итерационная реконструкция 77
3.4.3. Результаты коррекции 82
3.4.4. Тестирование рандомизированной итерационной реконструкции 84
3.4.5. Генерация непересекающихся рентгеновских лучей 84
3.5. Выводы по главе 3 85
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 87
4.1. Постановка задачи контроля стальных отливок большой толщины 87
4.2. Экспериментальная установка - инспекционно-досмотровый комплекс 88
4.3. Результаты по радиографии 91
4.4. Анализ экспериментальных результатов 99
4.5. Выводы по главе 4 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А. «АЛГОРИТМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ
ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОГО СРЕДНЕГО В ФИЛЬТРАХ СКОЛЬЗЯЩЕГО ОКНА» 128
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. «АЛГОРИТМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРИЖЕНИЯ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ФОНА И ПОДЧЕРКИВАНИЯ ДЕФЕКТОВ» 129
ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ТПУ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ РАДИОГРАФИИ И ТОМОГРАФИИ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 11
1.1. Системы цифровой радиографии и томографии для неразрушающего контроля 11
1.2. Цифровая обработка рентгеновских изображений 15
1.2.1. Введение 15
1.2.2. Общая процедура обработки 15
1.2.3. Оцифровка и форматы изображений 16
1.2.4. Гистограмма изображения 17
1.2.5. Lookup-таблица и повышение контраста 17
1.2.6. Удаление фона 20
1.2.7. Усреднение кадров 22
1.2.8. Калибровка изображений по черному, белому и опорному каналу (фону) 22
1.2.9. Геометрические преобразования 24
1.2.10. Сшивание изображения 27
1.2.11. Фильтрация изображений 28
1.2.12. Обнаружение крёв 32
1.2.13. Сегментация 34
1.2.14. Изображение дуальной энергии 37
1.3. Методы обработки данных в томографических системах неразрушающего контроля для небольшого
числа рентгеновских проекций 41
1.4. Выводы по главе 1 44
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СШИВКИ ЦИФРОВОГО ПАНОРАМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ СВАРНОГО ШВА ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ СНИМКОВ 46
2.1. Постановка задачи радиографии сварного шва 46
2.2. Алгоритм автоматической сшивки панорамного изображения 46
2.3. Алгоритм 48
2.3.1. Определение угла поворота кадра 48
2.3.2. Выравнивание яркости кадров 50
2.3.3. Попиксельное совмещение кадров 52
2.3.4. Альфа смешивание яркости в области перекрытия 54
2.4. Результаты численных расчетов 55
2.5. Выводы по главе 2 57
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С НЕБОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ПРОЕКЦИЙ ... 59
3.1. Постановка задачи рентгеновской томографии 59
3.2. Алгоритмы томографической реконструкции 61
3.3. Алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа
рентгеновских проекций 62
3.3.1. Адаптивная итерационная реконструкция 64
3.3.2. Результаты, полученные с помощью предлагаемой адаптивной итерационной реконструкции69
3.3.3. Оптимизации 72
3.4. Алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских
проекций 74
3.4.1. Фильтрованная обратная проекция 76
3.4.2. Рандомизированная итерационная реконструкция 77
3.4.3. Результаты коррекции 82
3.4.4. Тестирование рандомизированной итерационной реконструкции 84
3.4.5. Генерация непересекающихся рентгеновских лучей 84
3.5. Выводы по главе 3 85
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 87
4.1. Постановка задачи контроля стальных отливок большой толщины 87
4.2. Экспериментальная установка - инспекционно-досмотровый комплекс 88
4.3. Результаты по радиографии 91
4.4. Анализ экспериментальных результатов 99
4.5. Выводы по главе 4 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А. «АЛГОРИТМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ
ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОГО СРЕДНЕГО В ФИЛЬТРАХ СКОЛЬЗЯЩЕГО ОКНА» 128
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. «АЛГОРИТМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРИЖЕНИЯ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ФОНА И ПОДЧЕРКИВАНИЯ ДЕФЕКТОВ» 129
ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ТПУ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
Актуальность темы исследования. Среди методов неразрушающего контроля, применяемых в промышленности, особенно на ответственных и опасных объектах, радиография и томография занимают лидирующее положение. В последние годы наиболее активно развиваются системы цифровой радиографии и томографии (ЦРиТ), основанные на новых методах обработки данных, которые позволяют получить лучшее изображение и ускорить скорость реконструкции.
Развитие систем ЦРиТ на основе применения новых методов обработки данных показало, что эффективность применения тех или иных методов обработки данных зависит от решения конкретных практических задач и технических характеристик самих систем ЦРиТ.
Особенность систем ЦРиТ для неразрушающего контроля состоит в том, что их информативность в большой степени зависит от глубины и точности применяемой математической теории и соответствующего алгоритма реконструкции. В последние 10-20 лет алгоритмы реконструкции играют доминирующую роль в процессе развития томографии благодаря быстрому развитию мощных компьютеров. В связи с этим разработка более эффективных алгоритмов реконструкции стала важной задачей для современных систем неразрушающего контроля.
Степень разработанности темы исследования.
Исследованию систем ЦРиТ для неразрушающего контроля, посвящены работы Pratt W.K., Feldkamp L.A., Ewert U., Mery D., Клюева В.В., Соснина Ф.Р., Williams C., Вайнберга Э.И., Венгриновича Б.Л., Казанцева И.В., Терещенко С.А., Усачева Е.Ю., Капранова Б.И. и др.
Исследованию алгоритма сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных снимков, посвящены работы Бархатов А.Ф., Mahan S., Farokhi F., Чеховский Д.В., Цудиков М.Б., Панков В. В. и др.
Исследованию алгоритмов томографической реконструкции изображений с небольшим числом проекций, посвящены работы Mota J.F.C., Xavier J.M.F., Boyd S., Becker S., Bobin J., Candes E.J., Figueiredo M., Wang L.Y, Liang Z.R., Венгриновича Б.Л., Золотарева С.А., Митина А.Г., Карих В.П. и др.
Интенсивное строительство новых газопроводов и применение крупногабаритных / структурно-сложных изделий требуют контроля большого количества сварных швов и стальных отливок большой толщины, что вызвало интерес к разработке новых высокопроизводительных и эффективных систем ЦРиТ. В процессе разработки новых систем ЦРиТ, актуальной является задача разработки алгоритма автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмов томографической реконструкции с небольшим числом проекций.
Объект исследования. Алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмы томографической реконструкции.
Предмет исследования. Системы цифровой радиографии и томографии для неразрушающего контроля.
Целью исследования является разработка алгоритма автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмов томографической реконструкции с небольшим числом проекций для систем ЦРиТ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. провести анализ существующих систем ЦРиТ для неразрушающего контроля и алгоритмов обработки данных;
2. разработать алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков;
3. разработать алгоритмы томографической реконструкции с небольшим числом проекций;
4. экспериментально оценить возможность применения бетатронов в качестве источника и линейки рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий.
Обоснование структуры работы:
Структура диссертации соответствует порядку решения поставленных задач.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дана общая характеристика выполненной работы.
В первой главе проведен анализ существующих систем ЦРиТ для неразрушающего контроля и алгоритмов обработки данных, полученных этими системами.
Во второй главе представлен алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков. Показано применение разработанного алгоритма для снимков реального сварного шва. Проведено сравнение качества панорамного изображения, полученного разработанным алгоритмом с панорамным изображением, полученным другим алгоритмом. Также приведен псевдо- код реализации алгоритма.
В третье главе представлены два новых итерационных алгоритма рентгеновской томографии. Показаны результаты применения разработанных алгоритмов. Проведено сравнение качества реконструкции разработанными алгоритмами и алгоритмами других авторов.
В четвертой главе проводится исследование возможности использования бетатронов в качестве источника и линейки рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий.
В заключении формулируются основные результаты и выводы, полученные в ходе проведенных исследований.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков.
2. Разработаны два итерационных алгоритма томографической реконструкции для небольшого числа проекций.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в результате диссертационных исследований: 1) алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков, реализованный в работающей системе неразрушающего контроля, действительно улучшает качество изображения, облегчает анализ и помогает быстро найти дефекты; 2) разработанные алгоритмы томографической реконструкции помогают с меньшими затратами получить те же качественные томограммы при использовании небольшого числа проекций, что и широко применяемые алгоритмы.
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы: методы вычислительной линейной алгебры; методы теории оптимизации; методы цифровой обработки изображений.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков.
2. Алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа рентгеновских проекций.
3. Алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских проекций.
Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается систематическим характером исследования, воспроизводимостью полученных результатов, сравнением с результатами других авторов, использованием сертифицированного программного обеспечения.
Реализация результатов работы. Алгоритм атоматической сшивки кадров в панорамное изображение, реализованный в виде DLL библиотеки используется программой управления рентгеновским сканером сварных швов трубопроводов в рамках выполнения хоздоговорной работы с ОАО «Газпром Трансгаз Томск». На алгоритм сшивки оформлено свидетельство «Ноу-хау» ТПУ
Публикации и апробация работы:
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях:
1. The First Talented Young Scholars Forum of China Three Gorges University, Yichang, China, 2018;
2. The 2-nd Haiyou Talented Young Scholars Forum, Shandong Jianzhu University, Jinan, China, 2018;
3. Jinwei Talented Young Scholars Forum, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, China, 2018;
4. VI Международная конференция школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых «Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в будущее», Томск, 2017;
5. Международная конференция по инновациям в неразрушающем контроле SibTest, Новосибирск, 2017;
6. V Международный молодежный Форум "ИНЖЕНЕРИЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА", Томск, 2017;
7. SPIE/COS Photonics Asia, Beijing, China, 2016;
8. V Международная конференция школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых «Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в будущее», Томск, 2016.
Результаты работы опубликованы в 14 печатных работах, из которых 2 статьи в изданиях, включенных в список ВАК, 7 статей индексированы в базе данных Scopus, а также в 5 тезисах докладов на международных и всероссийских конференциях.
Личный вклад автора в решение поставленных задач состоит:
- в написании литературного обзора по теме диссертации, постановке задач диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, подготовке публикаций.
- в разработке новых алгоритмов для сшивки кадров и томографической реконструкции.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка используемой литературы, содержащего 164 источника и 4 приложений. Общий объем диссертации составляет 130 страниц и включает 56 рисунков, 3 таблицы и 33 формулы.
Благодарности.
Автор выражает огромную благодарность своему руководителю Чахлову С.В. за руководство в написании диссертационной работы и проведение научной работы, также особенную благодарность Осипову С.П., Капранову Б.И., Батранину А.В. за помощь в работе над диссертацией, а также своим соавторам за работу над публикациями.
Развитие систем ЦРиТ на основе применения новых методов обработки данных показало, что эффективность применения тех или иных методов обработки данных зависит от решения конкретных практических задач и технических характеристик самих систем ЦРиТ.
Особенность систем ЦРиТ для неразрушающего контроля состоит в том, что их информативность в большой степени зависит от глубины и точности применяемой математической теории и соответствующего алгоритма реконструкции. В последние 10-20 лет алгоритмы реконструкции играют доминирующую роль в процессе развития томографии благодаря быстрому развитию мощных компьютеров. В связи с этим разработка более эффективных алгоритмов реконструкции стала важной задачей для современных систем неразрушающего контроля.
Степень разработанности темы исследования.
Исследованию систем ЦРиТ для неразрушающего контроля, посвящены работы Pratt W.K., Feldkamp L.A., Ewert U., Mery D., Клюева В.В., Соснина Ф.Р., Williams C., Вайнберга Э.И., Венгриновича Б.Л., Казанцева И.В., Терещенко С.А., Усачева Е.Ю., Капранова Б.И. и др.
Исследованию алгоритма сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных снимков, посвящены работы Бархатов А.Ф., Mahan S., Farokhi F., Чеховский Д.В., Цудиков М.Б., Панков В. В. и др.
Исследованию алгоритмов томографической реконструкции изображений с небольшим числом проекций, посвящены работы Mota J.F.C., Xavier J.M.F., Boyd S., Becker S., Bobin J., Candes E.J., Figueiredo M., Wang L.Y, Liang Z.R., Венгриновича Б.Л., Золотарева С.А., Митина А.Г., Карих В.П. и др.
Интенсивное строительство новых газопроводов и применение крупногабаритных / структурно-сложных изделий требуют контроля большого количества сварных швов и стальных отливок большой толщины, что вызвало интерес к разработке новых высокопроизводительных и эффективных систем ЦРиТ. В процессе разработки новых систем ЦРиТ, актуальной является задача разработки алгоритма автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмов томографической реконструкции с небольшим числом проекций.
Объект исследования. Алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмы томографической реконструкции.
Предмет исследования. Системы цифровой радиографии и томографии для неразрушающего контроля.
Целью исследования является разработка алгоритма автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков и алгоритмов томографической реконструкции с небольшим числом проекций для систем ЦРиТ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. провести анализ существующих систем ЦРиТ для неразрушающего контроля и алгоритмов обработки данных;
2. разработать алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков;
3. разработать алгоритмы томографической реконструкции с небольшим числом проекций;
4. экспериментально оценить возможность применения бетатронов в качестве источника и линейки рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий.
Обоснование структуры работы:
Структура диссертации соответствует порядку решения поставленных задач.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дана общая характеристика выполненной работы.
В первой главе проведен анализ существующих систем ЦРиТ для неразрушающего контроля и алгоритмов обработки данных, полученных этими системами.
Во второй главе представлен алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков. Показано применение разработанного алгоритма для снимков реального сварного шва. Проведено сравнение качества панорамного изображения, полученного разработанным алгоритмом с панорамным изображением, полученным другим алгоритмом. Также приведен псевдо- код реализации алгоритма.
В третье главе представлены два новых итерационных алгоритма рентгеновской томографии. Показаны результаты применения разработанных алгоритмов. Проведено сравнение качества реконструкции разработанными алгоритмами и алгоритмами других авторов.
В четвертой главе проводится исследование возможности использования бетатронов в качестве источника и линейки рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий.
В заключении формулируются основные результаты и выводы, полученные в ходе проведенных исследований.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков.
2. Разработаны два итерационных алгоритма томографической реконструкции для небольшого числа проекций.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в результате диссертационных исследований: 1) алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков, реализованный в работающей системе неразрушающего контроля, действительно улучшает качество изображения, облегчает анализ и помогает быстро найти дефекты; 2) разработанные алгоритмы томографической реконструкции помогают с меньшими затратами получить те же качественные томограммы при использовании небольшого числа проекций, что и широко применяемые алгоритмы.
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы: методы вычислительной линейной алгебры; методы теории оптимизации; методы цифровой обработки изображений.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Алгоритм автоматической сшивки цифрового панорамного изображения сварного шва из отдельных рентгеновских снимков.
2. Алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа рентгеновских проекций.
3. Алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских проекций.
Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается систематическим характером исследования, воспроизводимостью полученных результатов, сравнением с результатами других авторов, использованием сертифицированного программного обеспечения.
Реализация результатов работы. Алгоритм атоматической сшивки кадров в панорамное изображение, реализованный в виде DLL библиотеки используется программой управления рентгеновским сканером сварных швов трубопроводов в рамках выполнения хоздоговорной работы с ОАО «Газпром Трансгаз Томск». На алгоритм сшивки оформлено свидетельство «Ноу-хау» ТПУ
Публикации и апробация работы:
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях:
1. The First Talented Young Scholars Forum of China Three Gorges University, Yichang, China, 2018;
2. The 2-nd Haiyou Talented Young Scholars Forum, Shandong Jianzhu University, Jinan, China, 2018;
3. Jinwei Talented Young Scholars Forum, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, China, 2018;
4. VI Международная конференция школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых «Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в будущее», Томск, 2017;
5. Международная конференция по инновациям в неразрушающем контроле SibTest, Новосибирск, 2017;
6. V Международный молодежный Форум "ИНЖЕНЕРИЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА", Томск, 2017;
7. SPIE/COS Photonics Asia, Beijing, China, 2016;
8. V Международная конференция школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых «Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в будущее», Томск, 2016.
Результаты работы опубликованы в 14 печатных работах, из которых 2 статьи в изданиях, включенных в список ВАК, 7 статей индексированы в базе данных Scopus, а также в 5 тезисах докладов на международных и всероссийских конференциях.
Личный вклад автора в решение поставленных задач состоит:
- в написании литературного обзора по теме диссертации, постановке задач диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, подготовке публикаций.
- в разработке новых алгоритмов для сшивки кадров и томографической реконструкции.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка используемой литературы, содержащего 164 источника и 4 приложений. Общий объем диссертации составляет 130 страниц и включает 56 рисунков, 3 таблицы и 33 формулы.
Благодарности.
Автор выражает огромную благодарность своему руководителю Чахлову С.В. за руководство в написании диссертационной работы и проведение научной работы, также особенную благодарность Осипову С.П., Капранову Б.И., Батранину А.В. за помощь в работе над диссертацией, а также своим соавторам за работу над публикациями.
Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Разработан алгоритм автоматического создания цифрового панорамного изображения сварного шва. Алгоритм выравнивает ориентацию и фон каждого кадра, а затем попиксельно совмещает соседние кадры, минимизируя среднеквадратичную невязку яркости в области перекрытия кадров. Алгоритм реализован на языке С++ в виде DLL (динамически линкуемой библиотеки) для программы управления автоматизированным мобильным дефектоскопом АМД производства ОАО «ТЭМЗ» (г. Томск).
2. Разработан алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа рентгеновских проекций. Предложенный адаптивный итерационный алгоритм реконструкции дает потенциальное уменьшение числа проекций на 50% при времени реконструкции, сопоставимом с алгоритмом SAFIRE.
3. Разработан алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских проекций, который обеспечивает значительное улучшение реконструкции по сравнению с результатами, полученными только с помощью аналитических алгоритмов. Данный алгоритм может использоваться для ускорения расчетов, так как требует на 35% меньшего количества проекций, для получения сравнимого качества реконструкции.
4. Проведены эксперименты по исследованию возможностей применения бетатронов в качестве источника и линейных рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий. Показано, что энергия квантов бетатрона МИБ-9 достаточна, чтобы получить сигнал на заданной радиационной толщине. Однако, при проектировании установки желательно обеспечить увеличение сигнала в месте наибольшей толщины.
Также показано, что принципиально возможна как радиография, так и томография таких крупногабаритных изделий. При проектировании установки необходимо стремиться к увеличению пространственного разрешения получаемых снимков путем использования максимально возможного числа элементов детектора.
1. Разработан алгоритм автоматического создания цифрового панорамного изображения сварного шва. Алгоритм выравнивает ориентацию и фон каждого кадра, а затем попиксельно совмещает соседние кадры, минимизируя среднеквадратичную невязку яркости в области перекрытия кадров. Алгоритм реализован на языке С++ в виде DLL (динамически линкуемой библиотеки) для программы управления автоматизированным мобильным дефектоскопом АМД производства ОАО «ТЭМЗ» (г. Томск).
2. Разработан алгоритм адаптивной итерационной реконструкции на основе синограмм для небольшого числа рентгеновских проекций. Предложенный адаптивный итерационный алгоритм реконструкции дает потенциальное уменьшение числа проекций на 50% при времени реконструкции, сопоставимом с алгоритмом SAFIRE.
3. Разработан алгоритм быстрой коррекции аналитической реконструкции для небольшого числа рентгеновских проекций, который обеспечивает значительное улучшение реконструкции по сравнению с результатами, полученными только с помощью аналитических алгоритмов. Данный алгоритм может использоваться для ускорения расчетов, так как требует на 35% меньшего количества проекций, для получения сравнимого качества реконструкции.
4. Проведены эксперименты по исследованию возможностей применения бетатронов в качестве источника и линейных рентгеновских детекторов различного типа для контроля крупногабаритных литых изделий. Показано, что энергия квантов бетатрона МИБ-9 достаточна, чтобы получить сигнал на заданной радиационной толщине. Однако, при проектировании установки желательно обеспечить увеличение сигнала в месте наибольшей толщины.
Также показано, что принципиально возможна как радиография, так и томография таких крупногабаритных изделий. При проектировании установки необходимо стремиться к увеличению пространственного разрешения получаемых снимков путем использования максимально возможного числа элементов детектора.
Подобные работы
- РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПЕНАЛОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
Диссертация , физика. Язык работы: Русский. Цена: 700 р. Год сдачи: 2017 - ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БЕЗ ВРАЩЕНИЯ ОБЪЕКТА НА ОСНОВЕ
ГЕОМЕТРИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ПУЧКА
Диссертация , физика. Язык работы: Русский. Цена: 700 р. Год сдачи: 2018