中文摘要：

装药检测对于固体火箭发动机使用、安装、维修、寿命延长和成本降低等是非常必要的，利用三维工业CT对其装药缺陷检测是一种非常有效的手段。本项目首先对采集到的发动机投影图像进行恢复、降噪和增强，利用改进的Feldkamp算法结合Grangeat公式建立起投影图像与其三维Radon变换的关系，通过三维Radon反变换重建出精确三维CT图像；其次利用秩统计滤波、小波变换和模糊数学相结合的方法对CT图像进行降噪和增强；再次利用改进的光线投射体绘制三维可视化技术对图像进行三维显示；然后利用分形维特征和数学形态学相结合的方法在图像上对存在的缺陷进行区域定位；最后利用改进的分水岭分割算法在图像上存在的缺陷的区域进行精确的图像分割和分类。项目的完成可以为固体火箭发动机装药质量自动无损评估奠定理论基础并提供一种行之有效的技术，为其设计、制造、工艺改进使用和储存提供科学依据,促进我国国防事业的发展。

结论摘要：

固体火箭发动机的质量和可靠性评估直接关系到最终发射的成败，因此对固体火箭发动机实施不解体的工业CT定期检测非常必要。本项目在国家自然科学基金的资助下，设计并搭建了实际的CT成像检测系统，采集并校正投影数据，完成图像重建，对重建数据进行图像恢复、缺陷定位分割及可视化显示，形成了一整套的缺陷检测系统，为固体火箭发动机装药检测提供了一种有效的检测方式。主要研究工作如下 1.项目以固体火箭发动机推进剂装药模型作为检测对象，选用平板探测器PaxScan2520，设计并搭建了CT成像检测系统。针对平板探测器输出图像中存在坏像素的问题，提出了一种基于形态学运算的坏像素校正方法，该方法简单易行，能够有效去除投影图像中的坏像素； 2.项目研究和实现了多种CT重建算法。针对基于锥形束的FDK算法，提出了一种对投影数据进行小波分解,分别对高频和低频进行两次滤波处理，将分别重建的图像叠加,得到高质量的重建图像。此外，基于先加权平均后线性混合的思想，提出一种新型的混合滤波器，兼顾重建图像的空间分辨率和密度分辨率。项目组紧跟研究热点，研究基于CUDA架构的FDK算法的GPU实现，并行加速效果明显。在代数迭代重建算法的实现方面，针对投影系数计算时间冗长的问题，基于长度加权模型，提出了一种投影系数的快速计算方法，采用双数组记录模式，交叉更新方式，有效减少运算量，重建速度大幅提高。 3.针对二维切片的噪声特点，提出一种基于轮廓波变换与非局部滤波的去噪算法，有效消除噪声和干扰；此外，结合形态学的分形理论，利用缺陷处分形维数相对正常区域较大的特点，采用一种分块分形的定位算法，能够对装药缺陷进行快速定位和标记。 4.固体火箭发动机体数据缺陷定位与提取方面，采用形态学变换预处理与Otsu阈值分割相结合的方法对体数据分层图像进行分割和缺陷提取，经封装后进行可视化。另外，提出基于改进K均值聚类的图像三维分割算法，实现了对图像三维体数据的直接分割。 5.基于VTK的三维可视化显示，可以完成整体多角度显示，也可通过立方体切割，获取内部缺陷信息。最后，论文开发完成了一套与成像检测系统配套的CT影像处理分析软件，能够基本满足固体火箭发动机装药缺陷检测的需要。