Automatic Spatial Distance Measurement Method for Fuel Particles Based on X-Ray Micro-CT

Xiaogang Zhang; Lize Zhang; Dongbao Yu; Juan Xu; Yanping Lu; Kuan Shen

doi:10.3788/AOS221566

Journals >Acta Optica Sinica >Volume 43 >Issue 7 >Page 0734001 > Article

Acta Optica Sinica
Vol. 43, Issue 7, 0734001 (2023)

Automatic Spatial Distance Measurement Method for Fuel Particles Based on X-Ray Micro-CT

Xiaogang Zhang¹, Lize Zhang², Dongbao Yu¹, Juan Xu¹, Yanping Lu^2、**, and Kuan Shen^2、*

Author Affiliations

¹China North Nuclear Fuel Co. Ltd., Baotou 014035, Inner Mongolia , China

²Industrial CT Non-destructive Testing Engineering Research Center of the Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400044, China

show less

DOI: 10.3788/AOS221566 Cite this Article Set citation alerts

Xiaogang Zhang, Lize Zhang, Dongbao Yu, Juan Xu, Yanping Lu, Kuan Shen. Automatic Spatial Distance Measurement Method for Fuel Particles Based on X-Ray Micro-CT[J]. Acta Optica Sinica, 2023, 43(7): 0734001 Copy Citation Text

show less

Fig. 1. Serial slice images

Download full size

Fig. 2. Neighborhoods of voxels in two-dimensional and three-dimensional data. (a) 8-neighborhood diagram; (b) 26-neighborhood diagram

Download full size

Fig. 3. Flowchart of 3D region growing algorithm

Download full size

Fig. 4. Flowchart of nearest centroid calculation

Download full size

Fig. 5. Spatial distribution map of simulated fuel particles

Download full size

Fig. 6. Standard balls and three-dimensional CT image. (a) Standard balls; (b) three-dimensional CT image

Download full size

Fig. 7. Comparison chart of image preprocessing. (a)(b) Original slice images; (c)(d) slice images after preprocessing; (e)-(h) three-dimensional grayscale distribution maps

Download full size

Fig. 8. Segmentation image of standard balls

Download full size

Fig. 9. Three-dimensional CT image of fuel element sample. (a) Three-dimensional CT image of sample, (b) distribution of fuel particles; (c) segmented local fuel particles

Download full size

Particle No.	Coordinate of X-axis /pixel	Coordinate of Y-axis /pixel	Coordinate of Z-axis /pixel	Radius /pixel
1	500	500	500	25
2	200	300	400	25
3	100	100	900	25
4	900	470	310	25
5	150	900	300	25
6	955	832	498	25
7	912	732	870	25
8	653	123	216	25
9	456	785	961	25
10	900	49	128	25
11	678	259	681	30
12	239	694	480	30
13	168	231	142	30
14	912	891	899	30
15	489	794	815	30
16	123	798	135	30
17	889	320	261	30
18	418	584	386	30
19	679	617	239	30
20	412	231	781	30

Table 1. Coordinate parameters of simulated fuel particles

Particle No.	Coordinate	Nearest particle No.	Coordinate of nearest particle	Distance of centroids /pixel
1	（500 pixel，500 pixel，500 pixel）	17	（889 pixel，320 pixel，261 pixel）	490.75
2	（200 pixel，300 pixel，400 pixel）	13	（168 pixel，231 pixel，142 pixel）	268.98
3	（100 pixel，100 pixel，900 pixel）	20	（412 pixel，231 pixel，781 pixel）	358.70
4	（900 pixel，470 pixel，310 pixel）	17	（889 pixel，320 pixel，261 pixel）	158.18
5	（150 pixel，900 pixel，300 pixel）	16	（123 pixel，798 pixel，135 pixel）	195.85
6	（955 pixel，832 pixel，498 pixel）	7	（912 pixel，732 pixel，870 pixel）	387.60
7	（912 pixel，732 pixel，870 pixel）	14	（912 pixel，891 pixel，899 pixel）	161.62
8	（653 pixel，123 pixel，216 pixel）	10	（900 pixel，49 pixel，128 pixel）	272.45
9	（456 pixel，785 pixel，961 pixel）	15	（489 pixel，794 pixel，815 pixel）	149.95
10	（900 pixel，49 pixel，128 pixel）	8	（653 pixel，123 pixel，216 pixel）	272.45
11	（678 pixel，259 pixel，681 pixel）	20	（412 pixel，231 pixel，781 pixel）	285.55
12	（239 pixel，694 pixel，480 pixel）	18	（418 pixel，584 pixel，386 pixel）	230.17
13	（168 pixel，231 pixel，142 pixel）	2	（200 pixel，300 pixel，400 pixel）	268.98
14	（912 pixel，891 pixel，899 pixel）	7	（912 pixel，732 pixel，870 pixel）	161.62
15	（489 pixel，794 pixel，815 pixel）	9	（456 pixel，785 pixel，961 pixel）	826.71
16	（123 pixel，798 pixel，135 pixel）	5	（150 pixel，900 pixel，300 pixel）	195.85
17	（889 pixel，320 pixel，261 pixel）	4	（900 pixel，470 pixel，310 pixel）	158.18
18	（418 pixel，584 pixel，386 pixel）	1	（500 pixel，500 pixel，500 pixel）	163.63
19	（679 pixel，617 pixel，239 pixel）	4	（900 pixel，470 pixel，310 pixel）	274.76
20	（412 pixel，231 pixel，781 pixel）	11	（678 pixel，259 pixel，681 pixel）	285.55

Table 2. Measurement results of nearest centroids

Ball No.	Nominal value of ball diameter /μm	Measured value of ball diameter /μm	Coordinate of centroid	Nearest ball No.	Centroid coordinate of nearest ball	Distance of centroids /μm
1	2000	1998	（634 pixel，234 pixel，260 pixel）	2	（460 pixel，688 pixel，212 pixel）	3835.2
2	2000	1999	（460 pixel，688 pixel，212 pixel）	3	（762 pixel，834 pixel，200 pixel）	2685.2
3	2000	1996	（762 pixel，834 pixel，200 pixel）	2	（460 pixel，688 pixel，212 pixel）	2685.2
4	2000	1996	（1166 pixel，690 pixel，242 pixel）	3	（762 pixel，834 pixel，200 pixel）	3447.6
5	5000	4994	（1052 pixel，756 pixel，686 pixel）	4	（1166 pixel，690 pixel，242 pixel）	3705.0
6	5000	4993	（580 pixel，936 pixel，1082 pixel）	5	（1052 pixel，756 pixel，686 pixel）	5135.0

Table 3. Measurement results of standard balls

Particle No.	Coordinate of centroid	Nearest particle No.	Centroid coordinate of nearest particle	Distance of centroids /pixel	Spatial distance of particles /μm
1	（476 pixel，193 pixel，210 pixel）	4	（465 pixel，170 pixel，299 pixel）	92.58	1008.2
2	（565 pixel，110 pixel，259 pixel）	4	（465 pixel，170 pixel，299 pixel）	123.29	1342.6
3	（595 pixel，248 pixel，269 pixel）	5	（606 pixel，210 pixel，184 pixel）	93.75	1021.0
4	（465 pixel，170 pixel，299 pixel）	1	（476 pixel，193 pixel，210 pixel）	92.58	1008.2
5	（606 pixel，210 pixel，184 pixel）	3	（595 pixel，248 pixel，269 pixel）	93.75	1021.0

Table 4. Measurement results of fuel particles

Download Citation

Set citation alerts for the article

Tools

Set citation alerts for the article

Save the article for my favorites

Paper Information