线性插值射线追踪的改进方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第4期湘潭大学自然科学学报Vo1．24No．42002年l2月NaturalScienceJournalofXiangtanUniversityDec．20o2线性插值射线追踪的改进方法黄靓，黄政宇(湖南大学土木工程学院，长沙410082)[摘要】射线追踪是基于射线理论层析成像的关键，本文改进了LTI算法，采用扩张收缩扫描算法计算最小走时，记录次级源追踪射线路径．数值计算表明，新算法能快速精确计算走时和追踪路径，并可追踪回波；基于新算法的走时层析成像对缺陷的位置、大小及性质均能正确反映，分辨率高．关键词：层析成像；射线追踪；

2、无损检测中图分类号：TU317文献标识码：A文章编号：1000—5900(2002)04—0105—04AnImprovedMethodofLinearInterpolationRayTracingHUANGLiang。HUANGZheng—yu(CollegeofCivilEngineering-HunanUniversity-Changsha410082China)【Abstract】Raytracingisthekeyofcomputerizedtomographybasedonraytheory．OnthebaseofLTIa．1gorism。thispaperadopt

3、sextension＆compactionalgorismtocomputermin／maltravelingtimeandmemorizessub—resoul~totraceraytrail．Numericalcalculationshowsthatnewalgorismisabletocomputertravelingtimeexactlyandtracebackwavescorrectly；andthattravelingtimeCTbasedonnewalgorismCanreflecttheposition．sizeandpropertyofthedefectwith

4、llighresolvingpower．Keywords：computerizedtomography；raytracing；non—destructivetest混凝土是结构工程最重要的材料之一，它的质量直接关系到结构物的安全．在混凝土结构物的施工及使用过程中，由于施工技术、外力作用及混凝土本身的材料性质，经常会造成一些缺陷和损伤，如裂缝、孔洞和蜂窝．这些缺陷和损伤往往会严重影响结构物的承载力和耐久性，因而成为事故处理、施工验收、陈旧建筑物鉴定和补强设计时，必须检测的项目．现用于混凝土探伤的无损检测手段有声脉冲法(包括冲击回波法及超声脉冲法)和射线法两大类．超声脉冲法的有效探测

5、距离长、操作简便，是目前最常用的混凝土探伤方法．我国于1990年和1995年分别制定了《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21：90)和《基桩低应变动力检测规程)(JGJ／T93—95)，提出超声检测混凝土缺陷的“概率统计法”和“PSD判据法”n．但由于测试分析方法本身的局限性，这两种方法都只对缺陷的定位具有一定精度，而对缺陷的大小、形状及性质难以给出定量的结果，从而给最终准确评价结构混凝土的可靠性及受力后的工作性能带来困难．近年来，在结构混凝土超声检测中引入的层析成像】，可精确完整地反映混凝土内部质量，结果直观明晰，具有广阔的应用前景．1层析成像的原理层析成像(Compu

6、terizedTomography)是指在不损伤研究“对象”内部结构的条件下，利用某种射线源．根据从“对象”外部用检测设备获得的投影数据，采用适当的数学模型和图象重建技术，反演“对象”内部未知的某物理量．生成二维、三维图象重现“对象”内部特征．在工程中，依据射线源，可分为声波CT、射线CT和电磁波CT；依据投影数据类型，可分为走时成像、振幅成像和波场反演成像．混凝土探伤中使用较多的是超声走时反演成像．层析成像技术分成两类：一类是基于射线理论的图象重建技术，另一类是基于波动方程反演的层析+收稿日期"2002—09—23作者简介：黄靓(1978一)，男，湖南湘潭人，硕士研究生维普资讯

7、http://www.cqvip.com湘潭大学自然科学学报2002矩成像方法．限于篇幅，本文只讨论第一类，另一类可参考文献[3]．通过波的走时反演，基于射线理论的层析成像方法可重建波速分布图象．假定(，Y)是二维速度模型，s=l，为慢度，则第条射线走时，即投影值(图1)，可由式(1)rt：Jls(，Y)dl(￡=1，2，⋯，N)(1)7Ri／计算．式中R是第￡条射线的轨迹，Ⅳ为射线条数．／／。／这是一个非线性问题，一般将反演区域离散成若干规则的网格单．元(像元)，在离散的每个像