Построение имитационного изображения

Для имитации рентген-изображения требуется определить значения различных параметров. Необходимо задать характеристики источника излучения: ориентацию в пространстве, расположение, форму и размер, мощность излучения, определить характеристики излучения, а также характеристики детектора: количество пикселей, размер и расположение. Также требуется учесть свойства объектов контроля: материалы, из которых они изготовлены, форму и расположение в пространстве.

Характеристики источника и излучения. Построение имитационных рентгеновских изображений осуществляется в рамках одной из наиболее распространенных моделей ИДК HCV-Mobile, тактико-технические характеристики (ТТХ) которого представлены в Таблице 1. Согласно характеристикам, для определенности выбрано верхнее положение источника. Геометрические параметры системы HCV-Mobile представлены на Рис. 1.

Таблица № 1. Тактико-технические характеристики системы HCV-Mobile.

имитационное рентгеновское изображение досмотровый инспекционный.

Рис. 1 — Геометрические параметры системы HCV-Mobile.

Так как считаем, что в модели отсутствует геометрическая нерезкость изображения, обусловленная соотношением размеров и расположением источника и объектов контроля, источник излучения полагаем точечным [8]. Модель движущегося источника излучения представляет собой дискретное множество точечных равномощных источников, расположенных вдоль прямой линии. Энергия источника излучения принята за 3,8МэВ.

Моделирование объектов контроля. В качестве объекта контроля выбран 20-футовый стальной контейнер, внешние длина, ширина и высота которого составляют 6096 мм, 2370 мм, 2591 мм. Толщина стенок контейнера — 5 мм. Для определенности контейнер расположен на расстоянии 500 мм от вертикального детектора и 795 мм от источника излучения.

Объекты контроля, в том числе моделируемые грузы, являются замкнутыми трехмерными непересекающимися поверхностями, созданными в системах автоматизированного проектирования (CAD-системах, англ. CAD — computer aided design) [9] и хранящимися в STL-формате. Стереолитографический файл является полигональным представлением трехмерной поверхности. Поверхность представляется в виде серии треугольников. Каждая грань описывается вектором нормали, указывающим внешнее направление и тремя точками — вершинами треугольника. Эти данные используются в алгоритмах трассировки для построения центральных проекций. Указанные алгоритмы позволяют определить количество точек пересечения модели рентгеновского луча с поверхностями объектов контроля.

Каждый объект состоит из одной или нескольких частей из однородных материалов. Характеристики используемых материалов: плотность и массовые коэффициенты ослабления рентгеновского излучения для уровней энергии 3МэВ и 4МэВ — хранятся в специальной базе данных. Исходные данные взяты из справочника [10].

Моделирование рентгеновского излучения. Из каждого точечного источника испускается набор лучей к каждому центру пикселя соответствующей полосы детектора; количество лучей в пучке для каждого точечного источника равно количеству пикселей по вертикали детекторной сетки. Луч может пересекать элементы полигональной сетки поверхности некоторого объекта контроля. Каждый объект имеет четное число точек пересечения с лучом. Между последовательными парами точек (вход в объект — выход из объекта) вычисляется длина траектории внутри объекта.

Моделирование детектора. Все возможные положения детекторной линейки моделируются как детекторная сетка; один пиксель соответствует одному датчику. Детектор расположен параллельно движению источника излучения.