РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТОМОГРАФИИ

Предмет исследования. Исследованы существующие методики автоматизированного контроля печатных плат. Предложено несколько альтернативных способов: представлены три подхода к реконструкции формы и внутренней структуры объекта. Метод. На этапе разработки за объект исследования взяты 22 рентгеновских снимка металлического винта, снятые с шагом в 7°, также одномерные и двухмерные массивы данных. Все представленные в работе методы реконструкции трехмерной формы и структуры объекта основаны на визуализации объекта исследования. Полученные цифровые снимки обрабатываются с помощью методов вычислительной томографии. Их суть заключается в применении специально разработанных алгоритмов реконструкции внутренней структуры объекта по проекционным данным — цифровым снимкам объекта. Первый метод основывается на преобразованиях Радона, реализованных посредством функции специальной библиотеки (среда MATLAB). Второй метод получения формы и структуры объекта заключается в математической обработке пиксельных данных цифрового изображения в среде MATLAB. В третьем методе, по аналогии со вторым, за основу взята обработка пиксельных данных цифрового изображения, реализованная в программе на языке программирования Си. Основные результаты. Проведено сравнительное исследование всех трех методов. Получена необработанная реконструкция срезов объекта «винт» с массивом данных размерностью 400 × 400 пикселей. Показано, что наиболее универсальным и удобным для дальнейшей разработки является метод с использованием перебора пиксельных данных рентгеновского изображения с использованием специализированной программы, реализованной на языке программирования Си. Практическая значимость. Результаты работы могут быть полезны для специалистов, занимающихся методами неразрушающего рентгеновского контроля, в том числе при изготовлении печатных плат.

1. Арефьева М.В., Сысоев А.Ф. Быстрые регуляризующие алгоритмы цифрового восстановления изображений // Вычислительные методы и программирование. 1983. № 39.
2. Сизиков В.С. Прямые и обратные задачи восстановления изображений, спектроскопии и томографии с MatLab. СПб: Лань, 2017. 412 с.
3. Грузман И.С. Математические задачи компьютерной томографии // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. № 5. С. 117–121.
4. Система рентгеновского контроля Nordson DAGE XD7600NT Ruby [Электронный ресурс]. URL: http://www.a3.spb.ru/services/single/28826 (дата обращения: 12.06.2019).
5. Deans S.R. The Radon Transform and Some of Its Applications. New York: John Wiley & Sons, 1983. 299 p.
6. Kim K. 3D Cone beam CT (CBCT) projection backprojection FDK, iterative reconstruction Matlab examples [Электронный ресурс]URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/35548-3d-cone-beam-ct-cbct-projection-backprojection-fdk-iterative-reconstruction-matlab-examples (дата обращения: 12.06.2019).
7. Лурье А.И. Аналитическая механика. M.: Физмалит. 1961. 824 с.
8. Krasnow B. DIY X-ray CT scanner controlled by an Arduino [Электронный ресурс]. URL: https://benkrasnow.blogspot.com/2013/01/diy-x-ray-ct-scanner-controlled-by.html (дата обращения: 12.06.2019).
9. Natterer F., Wubbeling F. Mathematical Methods in Image Reconstruction. Philadelphia: SIAM, 2001. 215 p.
10. Вайнберг Э.И., Клюев В.В., Курозаев В.П. Промышленная рентгеновская вычислительная томография / В кн. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник. 2-еизд. M., 1986. Т. 1.
11. Коткин Г.Л., Черкасский В.С. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием Matlab. Новосибирск: НГУ, 2001. 173 с.
12. Li Y., Dai Y., Duan X., Zhang W., Guo Y., Wang J.  Application of automated bronchial 3D-CT measurement in pulmonary contusion complicated with acute respiratory distress syndrome // Journal of X-ray Science and Technology. 2019. (in press) doi: 10.3233/XST-180486
13. Потемкин В.Г. Справочник по Matlab [Электронный ресурс]. URL: http://matlab.exponenta.ru/ml/book2/index.php (дата обращения: 12.06.2019)
14. Физика визуализации изображений в медицине / под ред. С. Уэбба. М.: Мир, 1991. 408 с.
15. Шмаков М. Выбор системы рентгеновского контроля. Взгляд технолога. [Электронный ресурс]. URL: https://www.tech-e.ru/2006_4_60.php (дата обращения: 12.06.2019).
16. Bitmap Storage [Электронный ресурс]. URL: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/gdi/bitmap-storage (дата обращения: 12.06.2019).

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License