Bildrekonstruktion für die ultraschnelle Limited-Angle-Röntgen-Computertomographie von Zweiphasenströmungen

Messtechnik für Mehrphasenströmungen steht heutzutage verstärkt im Fokus der Forschung, da Mehrphasenströmungen einerseits maßgeblich die Sicherheit und Effizienz vieler industrieller Prozesse beeinflussen und andererseits – aufgrund der erhöhten Rechenleistung heutiger Computer – zentrales Thema bei der Entwicklung verbesserter Strömungsmodelle für Simulationscodes sind. Die ultraschnelle Röntgen-Computertomographie ist ein neuartiges Messverfahren, das erstmalig eine nicht-invasive sowie zeitlich und räumlich hochauflösende Abbildung von transienten Mehrphasenströmungen erlaubt. Die zu Grunde liegende Limited-Angle-Anordnung stellt dabei besondere Anforderungen an die Bildrekonstruktion, da ein Teil der hierfür benötigten Projektionsinformationen fehlt. Kernthema dieser Ausgabe der Reihe „Dresdner Beiträge zur zerstörungsfreien Prüftechnik“ ist die Entwicklung eines Bildrekonstruktionsalgorithmus', der in der Lage ist, fehlende Projektionsinformationen durch a-priori-Informationen über das Untersuchungsobjekt auszugleichen und somit die Ausprägung von Bildartefakten stark zu reduzieren. Der auf Basis der Level-Set-Methode entwickelte Algorithmus erreicht dieses Ziel durch die Rekonstruktion von Phasengrenzflächen anstelle von Dichteverteilungen. Gleichzeitig umfasst er einen Glättungseffekt, der eine Minimierung des durch die kurzen Messintervalle hervorgerufenen Rauschens bewirkt. Die ultraschnelle Röntgen-Computertomographie sowie der neu entwickelte Level-Set-Rekonstruktionsalgorithmus wurden an diversen Zweiphasenströmungsexperimenten erprobt. Zudem wurde das Messsystem erfolgreich für die Zweiebenen- und Volumentomographie erweitert.