Analysis of different algorithms application for the tomographic image reconstruction of industrial objects

Existe na indústria o interesse em utilizar as informações da tomografia computadorizada a fim de conhecer o interior (i) dos objetos industriais fabricados ou (ii) das máquinas e seus meios de produção. Nestes casos, a tomografia tem como finalidade (a) controlar a qualidade do produto final e (b) otimizar a produção, contribuindo na fase piloto dos projetos e na análise da qualidade dos meios sem interromper a produção. O contínuo controle de qualidade dos meios de produção é a chave mestra para garantir a qualidade e a competitividade dos produtos. O Centro de Tecnologia das Radiações (CTR), do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) vem desenvolvendo esta tecnologia para fins de análises de processos industriais há algum tempo. Atualmente, o laboratório tem desenvolvido três gerações de tomógrafos: (i) primeira geração; (ii) terceira geração; e (iii) tomógrafo Instant Non-Scanning. Os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas tem uma importância relevante para o funcionamento ideal desta tecnologia. Nesta tese, foram desenvolvidos e analisados os algoritmos de reconstrução de imagens tomográficas para serem implementados aos protocolos experimentais dos tomógrafos. Os métodos de reconstrução de imagem analítico e iterativo foram desenvolvidos utilizando o software Matlab® r2013b. Os algoritmos iterativos apresentaram imagens com melhor resolução espacial comparado com as obtidas pelo método analítico. Entretanto as imagens por método analítico apresentaram menos ruídos. O tempo para obtenção de imagem pelo método iterativo é relativamente elevado, e aumenta conforme aumenta a matriz de pixels da imagem. Já o método analítico fornece imagens instantâneas. Para as reconstruções de imagens utilizando o tomógrafo Instant Non-Scanning, as imagens pelo método analítico não apresentaram qualidade de imagem satisfatória comparada aos métodos iterativos.There is an interest in the industry to use the CT information in order to know the interior (i) of the manufactured industrial objects or (ii) the machines and their means of production. In these cases, the purpose of the tomography systems is to (a) control the quality of the final product and (b) to optimize production, contributing to the pilot phase of the projects and to analyze the quality of the means without interrupting he line production. Continuous quality assurance of the means of production is the key to ensuring product quality and competitiveness. The Radiation Technology Center of the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN/CNEN-SP) has been developing this technology for the purpose of industrial analysis. Currently the laboratory has developed three generations of tomography systems: (i) first generation; (ii) third generation; and (iii) Instant Non-Scanning tomography. The algorithms for the reconstruction of tomographic images are of relevant importance for the optimal functioning of this technology. In this PhD thesis, the reconstruction algorithms of tomographic images were developed and analyzed to be implemented to the tomography systems developed. The analytical and iterative image reconstruction methods were developed using the software Matlab® r2013b. The iterative algorithms presented images with better spatial resolution compared to those obtained by the analytical method; however the images of the analytical method presented be less image noisy. The time to obtain the image by the iterative method is high, and increases as the image matrix increases, while the analytical method provides fast images. For images reconstructions using the Instant Non-Scanning tomography system, the images by the analytical method did not present satisfactory image quality compared to the iterative methods