[发明专利]一种海水管线的X射线CT重建方法

说明书

本发明提供一种海水管线的X射线CT重建方法，属于工业CT成像技术领域，该方法是利用X射线CT扫描海水管线，获得海水管线的带有缺失的投影数据，对缺失的投影数据进行插值运算补偿，补偿后再采用基于高阶TV最小约束的分组ART迭代算法进行CT图像重建，再进行图像分割，对分割区域内灰度进行加权均值化处理；最后通过多次迭代获得海水管线的CT重建图像。该方法可以获得管线腐蚀的高质量断层图像，是管线内部腐蚀参数的精准计算和腐蚀程度判断的依据，该方法能够获得管线内部的高质量CT图像；适用于管壁厚的铜质管线的重建；重建图像噪声小，利于腐蚀参数的计算；重建速度快。在海水管线的某些位置X射线无法穿透时，可以重建高质量的管线截面CT图像。

技术领域

本发明涉及工业CT成像技术领域，具体地说是一种海水管线的X射线CT重建方法。

背景技术

一般的，海水管线广泛用于海船、海滨电厂等海工设施的传质、传热中，是维系其正常运转的命脉。与其他结构相比，海水管线所处的服役环境更为恶劣。一方面，海水携带饱和氧气在管线中流动，充足的氧气可维持腐蚀反应在极限速率条件下进行；另一方面水流破坏性显著，水流的冲刷作用将腐蚀产物去除，使未反应的金属暴露，从而加速腐蚀反应的进行。管线腐蚀最终导致管壁减薄，出现泄漏甚至爆炸，严重影响海船和电厂的安全。获知管线内壁腐蚀程度、腐蚀形貌、剩余厚度等参数，是对管线进行准确的质量和可靠性评估前提。然而，当前广泛采用的腐蚀监检测技术难以实现管线内腐蚀的系统研究。通常的腐蚀形貌的获取，需要采用剖开的方式才能明确腐蚀的程度，缺乏相应的“透视”技术精确的成像，来实现腐蚀研究的可视化、精确化和系统化。

传统X射线数字成像技术可以显示管线内部结垢、堵塞、腐蚀等情况，包括一些带保温层管线，但是由于密度信息存在累加，图像分辨率低。工业CT技术是一种先进的无损检测技术，具有强穿透性、高分辨成像等特点，比传统X射线技术、超声波和坐标测量仪等方法成像效果好。它能够对管线进行非破坏检测，发现管线的腐蚀状况以及各种缺陷，掌握其质量情况以及变换规律，从而可以为管线的维修维护、防护技术等提供可靠依据。对于一些小密度材料制成的管线，如薄的水泥管线等，利用常规CT成像技术进行成像，可以实现对管线的检测成像。但是对于海工设施中常采用的铜质海水管线，尤其材质的密度大，即使是高能量X射线也常常无法穿透其某些部位，导致获得的投影数据存在缺失，无法使用传统的精确重建算法进行重建。关于管线检测成像方面，近年来也有一些公开的专利，例如：

中国专利CN201520796115.6公开了一种深埋管线的精确探测装置，其利用大功率信号发射装置与金属导线穿线器或金属管线通过电流回路屏蔽线连接，在深埋管线上方设置信号探测接收仪接收信号。它能有效地提高深大管线探测的深度及精度，同时可以提高浅埋管线的探测深度精度的探测装置和方法。

中国专利CN201810062322.7公开了一种管道智能检测方法及检测系统，其在待检测管道的起点检查井投放预先与移动终端连接的多个检测装置，并检测管道中的水流情况，同时采集管道内的图像数据，然后进行稳像处理，生成检测视频，从视频中自动识别出管道的病害。

中国专利CN201510071697.6公开了管道内流体的锥束CT局部扫描成像方法，其在扫描前将射线源和面阵探测器安装在绕管壁的圆形轨道上，扫描时管道不动，扫描装置做圆周运动，通过利用液体流动获得等价锥束投影数据，再用FDK图像重建算法和局部滤波器相结合获得三维图像。