用于流场结构检测的CT系统、方法及存储介质

用于流场结构检测的ct系统、方法及存储介质
技术领域
1.本发明涉及测量领域，尤其涉及用于流场结构检测的ct系统。


背景技术：

2.ct是利用多角度低维测量信息，重建反演出高维结构信息，实现对被测物二维/三维甚至四维无损结构重建。在医学影像、工业无损检测、过程动态测量等诸多领域有着广泛应用。
3.对于动态演化的被测物，ct的时均成像特性导致运动伪影的产生，现有工业ct无法获取高质量的流场ct图像。而现有医学ct在快速监测方面已经取得重要进步，提出了基于扫描电子束的ebct方案以及多元多探测器的五代ct方案，但医学ct主要针对人体，设备庞大，构造复杂且成本高昂，不适于工业无损检测。
4.综上，在流场检测领域，现有ct技术至少存在无法兼顾时间分辨率、设备成本和图像质量的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于流场结构检测的ct系统，解决了在流场检测领域，现有ct技术至少存在无法兼顾时间分辨率、设备成本和图像质量的问题。
6.一方面，本技术实施例公开了一种用于流场结构检测的ct系统，包括：
7.至少两组成像组件，所述成像组件包括用于相对设置且用于输出x射线的射线输出结构和接收穿过待测流场的x射线以得到投影数据的探测器；所述至少两组成像组件分布于虚拟多边形的至少两组边上，且每组边相对分布；所述成像组件用于获取设置于所述虚拟多边形内部的待测流场的投影数据；
8.处理器，用于控制所述至少两组成像组件同时对所述待测流场进行x射线扫描以得到至少两组投影数据，对所述至少两组投影图像进行图像重建以得到待测流场的目标图像。
9.另一方面，本技术实施例公开了一种流场结构确定方法，包括：
10.获取任一实施例所述的待测流场的至少两组投影数据；
11.将所述至少两组投影数据输入已训练的图像处理模型中，以得到所述待测流场的检测结果。
12.另一方面，本技术实施例公开了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行任一实施例所述的流场结构确定方法。
13.相较于现有技术，本发明实施例提供的技术方案，通过分布于虚拟多边形的至少两组边上的至少两组成像组件且每组边相对分布，可以同时获取设置于虚拟多边形内部的待测流场的至少两组投影数据，基于该至少两组投影数据即可得到待测流场的目标图像，实现了对待测流场进行同时多点、多角度的射线探测，而且该系统结构简单，制造成本较低，可解决工业ct时间分辨率低的问题。
14.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是根据本技术实施例公开的用于流场结构检测的ct系统的结构示意图；
17.图2是根据本技术实施例公开的用于流场结构检测的ct系统的控制框图；
18.图3是根据本技术实施例公开的又一用于流场结构检测的ct系统的结构示意图；
19.图4是根据本技术实施例公开的流场结构确定方法的流程图。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.实施例
23.图1为本技术实施例提供了一种用于流场结构检测的ct系统。如图1和图2所示，本实施例公开的流场结构检测ct系统可以包括：处理器13和至少两组成像组件；成像组件包括用于相对设置且用于输出x射线的射线输出结构11和接收穿过待测流场的x射线以得到投影数据的探测器12；该至少两组成像组件分布于虚拟多边形的至少两组边上，且每组边相对分布；成像组件用于获取设置于虚拟多边形内部上的待测流场2的投影数据；处理器13用于控制该至少两组成像组件同时对待测流场进行x射线扫描以得到至少两组投影数据，对至少两组投影图像进行图像重建以得到待测流场的目标图像。
24.其中，流场为某一时刻流体运动的空间分布。
25.如图1所示，成像组件包括相对设置的射线输出结构11和探测器12，其中，射线输出结构11优选为线性射线源阵列，该线性射线源阵列采用现有射线源即可，比如场发射信号源阵列；相应的，探测器优选为线性多通道探测器。
26.在一个实施例中，虚拟正多边形的边数为偶数，其被设置为虚拟正方形、虚拟正六
边形等。本实施例优选采用虚拟正方形。将成像组件设置于虚拟正多边形的至少两组边上，且每组边相对分布，可以简化系统结构，以及减少探测器生成投影数据时的数据运算量。如图1所示，在虚拟正方形内部的上下两侧边分别设置有射线输出结构和探测器，在虚拟正方形的左右两边上分别设置有射线输出结构和探测器。
27.在一个实施例中，如图3所示，虚拟多边形为虚拟六边形。将成像组件设置于虚拟正多边形的至少两组边上，且每组边相对分布，可以简化系统结构，以及减少探测器生成投影数据时的数据运算量。在虚拟六边形的上侧边和两右侧边分别设置有射线输出结构，虚拟六边形的底侧边和两左侧边分别设置有探测器。
28.在一个实施例中，该系统还包括底座，以及设置于底座上的正多边形支架，射线输出结构包括条形固定板111以及设置于该条形固定板111上呈线性分布的至少两个射线源112。当正多边形支架的形状和大小均与虚拟正多边形相同时，可将射线输出结构11和探测器12设置于期望的虚拟正多边形上。
29.在一个实施例中，该系统还包括底座，以及至少两个支撑臂组合，支撑臂组合包括第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的一端固设于底座上，另一端用于支撑或悬挂输出结果，第二支撑臂的一端固设于底座上，另一端用于支撑或悬挂探测器。其中,用于支撑或悬挂的射线输出结构的第一支撑臂与用于支撑或悬挂的第二支撑臂正对。其中，第一支撑臂和第二支撑臂均为条型、l型或η型。示例性的，虚拟正多边形为正四边形，用于支撑设置于最低侧边的射线输出结构或探测器的支撑臂为条型，用于支撑设置于最高侧边的探测器或射线输出结构的支撑臂为η型，用于支撑左右两边的射线输出结构或探测器的支撑臂为l型。
30.处理器用于控制至少两个射线输出结构同时向放置于虚拟多边形内部的待测流场输出x射线，以及控制相应的至少两个探测器接收穿过待测流场的x射线，以生成至少两组投影数据。具体地，射线输出结构为线性射线源阵列，处理器基于设定时序控制各线性射线源阵列中的射线源依次输出x射线。可选地，处理器基于设定时序和设定触发方向控制各线性射线源阵列中的射线源依次输出x射线，设定触发方向包括从线性射线源阵列的左侧到右侧，或从线性射线源阵列的右侧到左侧。
31.如图1所示，该虚拟方形的上侧边和右侧边均设置有线性射线源阵列，该虚拟正方形的下侧边和左侧边均设置有探测器12。该线性射线源阵列包括多个射线源112，从该图可以看出，位于虚拟正方形上侧边的线性射线源阵列的左起第一个射线源和左起第二个射线源输出的射线束与设置于该虚拟正方形内部的待测流场的空间位置关系。
32.在一个实施例中，获取待测流场的流速，根据该流速确定线性射线源阵列被依次触发的速度，且该流速与该速度正相关。具体地，该流速越快，线性射线源阵列被依次触发的速度越快，该流速越慢，线性射线源阵列被依次触发的速度越慢。
33.处理器还用于对该至少两组投影数据进行图像重建以得到待测流场的目标图像。可以理解的是，由于成像组件包括设置于虚拟正多边形的至少两组边上，且每组边相对分布，因此根据该至少两组投影数据进行图像重建可以得到目标图像，该目标图像可以是待测流场的在不同探测时刻的横断面图像，也可以是待测流场在成像时间内穿过虚拟正多边形所在平面的三维流体运动图像。通过该三维流体运动图像可以确定待测流场的具体组成信息和运动信息。
34.在一个实施例中，处理器还内置有已训练的图像处理模型。处理器将该至少两组投影数据输入该已训练的图像处理模型以得到待测流场的检测结果。
35.其中，该检测结果为待测流场的名称标识或待测流场在成像时间内穿过该虚拟正多边形所在平面的三维流体运动图像。
36.可以理解的是，当检测结果为待测流场的名称标识时，其对应的已训练的图像处理模型是基于设定数量携带有名称标签的投影数据或目标图像训练而成的神经网络模型。当检测结果为待测流场的三维流体运动图像时，其对应的已训练的图像处理模型是基于设定数量的投影数据以及该设定数量投影数据对应的三维流体运动图像训练而成的神经网络模型。
37.该系统还包括存储器，该存储器用于存储至少两成像组件中的探测器生成的投影数据。可以理解的是，任一探测器将生成的投影数据均被存储至存储器的第一设定位置，处理器从该设定位置读取相应投影数据，并对该投影数据进行图像重建以得到目标图像。
38.相较于现有技术，本发明实施例提供的技术方案，通过分布于虚拟正多边形的至少两组边上的至少两组成像组件且每组边相对分布，可以同时获取设置于虚拟正多边形内部的待测流场的至少两组投影数据，基于该至少两组投影数据即可得到待测流场的目标图像，实现了对待测流场同时进行多点、多角度的射线探测的技术效果，而且该系统结构简单，制造成本较低，可满足流场的现场高时空分辨率无干扰检测。
39.图4为本发明实施例提供的流场结构确定方法的流程图像。该方法可由前述ct系统的处理器执行，也可由连接该ct系统的服务器执行，也可由任意电子设备执行。如图4所示，该方法包括：
40.s110、获取前述实施例所述的待测流场的至少两组投影数据。
41.如果当前处理器与前述实施例所述的ct系统通信连接，则从前述实施例所述的ct系统的存储器中读取该待测流场的所有投影数据，并存储至本地第二设定位置。如果当前处理器与前述实施例所述的ct系统无通信连接，则通过其他方式将存储于前述实施例所述的ct系统的存储器中该待测流场的所有投影数据拷贝至本地存储器的第三设定位置。
42.s120、将该至少两组投影数据输入已训练的图像处理模型中，以得到待测流场的检测结果。
43.将该至少两组投影数据输入该已训练的图像处理模型以得到待测流场的检测结果。
44.其中，该检测结果为待测流场的名称标识或待测流场在成像时间内穿过该虚拟正多边形所在平面的三维流体运动图像。比如，在30秒时间内穿过该虚拟正多边形所在平面的三维流体的运动图像。
45.可以理解的是，当检测结果为待测流场的名称标识时，其对应的已训练的图像处理模型是基于设定数量携带有名称标签的投影数据或目标图像训练而成的神经网络模型。当检测结果为待测流场的三维流体运动图像时，其对应的已训练的图像处理模型是基于设定数量的投影数据以及基于该设定数量投影数据重建的三维流体运动图像训练而成的神经网络模型。
46.相较于现有技术，本发明实施例提供的技术方案，通过将多点、多角度同时获取的待测流场的至少两组投影数据输入已训练的图像处理模型得到流场检测结果，可以简单、
高效地得到待测流体的检测结果。
47.在一些实施例中，一种流场结构确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到电子设备上。当计算机程序加载到ram并由处理器执行时，可以执行上文描述的一种流场结构确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行一种流场结构确定方法。
48.本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
49.用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
50.在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
51.为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
52.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数
字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
53.计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
54.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
55.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。