ISO 15708-3:2025

Non-destructive testing - Radiation methods for computed tomography - Part 3: Operation and interpretation

This document provides an overview of the operation of a computed tomography (CT) system. This document specifies steps for interpretation of CT results with the aim of providing the operator with technical information to enable selection of suitable parameters. This document is applicable to industrial imaging (i.e. non-medical applications) and specifies a consistent set of definitions of CT performance parameters, including how these performance parameters relate to CT system specifications. This document is applicable to computed axial tomography. This document does not apply to other types of tomography such as translational tomography and tomosynthesis.

Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée — Partie 3: Fonctionnement et interprétation

Le présent document fournit une vue d’ensemble du fonctionnement d’un système de tomographie informatisée (TI). Il spécifie les étapes permettant d’interpréter les résultats de la TI afin de donner à l’utilisateur des informations techniques pour sélectionner les paramètres adaptés. Le présent document est applicable à l’imagerie industrielle (c’est-à-dire aux applications non médicales) et spécifie un ensemble cohérent de définitions des paramètres de performance de la TI, y compris la relation entre ces paramètres de performance et les spécifications du système TI. Le présent document est applicable à la tomographie axiale informatisée. Le présent document ne s’applique pas aux autres types de tomographie, tels que la tomographie par translation et la tomosynthèse.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Jun-2025
• ICS: 19.100 - Non-destructive testing
• Technical Committee: ISO/TC 135/SC 5 - Radiographic testing
• Drafting Committee: ISO/TC 135/SC 5 - Radiographic testing
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 25-Jun-2025
• Due Date: 13-Jul-2026
• Completion Date: 25-Jun-2025

Relations

• Consolidates: ISO/TS 21219-13:2025 - Intelligent transport systems - Traffic and travel information via transport protocol experts group, generation 2 (TPEG2) - Part 13: Public transport information service (TPEG2-PTS)
• Effective Date: 22-Jul-2023
• Revises: ISO 15708-3:2017 - Non-destructive testing - Radiation methods for computed tomography - Part 3: Operation and interpretation
• Effective Date: 15-Jul-2023

Overview

ISO 15708-3:2025 - Non-destructive testing - Radiation methods for computed tomography - Part 3: Operation and interpretation - provides practical guidance for operating industrial computed tomography (CT) systems and for interpreting CT results. The standard is targeted at industrial imaging (non‑medical) and covers computed axial tomography only. It defines a consistent set of CT performance parameters and explains how these relate to CT system specifications to help operators select suitable acquisition and reconstruction parameters.

Key topics and technical requirements

• CT system set-up: guidance on geometry, magnification (source–detector distance / source–object distance), detector coverage and how to position the object to maximise spatial resolution while preserving signal‑to‑noise ratio.
• X‑ray source and exposure: selection of tube voltage, current and focal spot to ensure sufficient penetration; recommendation of an attenuation ratio ≤ 1:10 for optimum conditions.
• Acquisition strategy: rotation requirements (at least 180° plus beam angle; typically 360°), projection counts recommendations (ideally ≥ π/2 × matrix size for angular increments and > π × matrix size for best reconstruction), and guidance for region‑of‑interest scans and measurement range extension.
• Reconstruction and visualization: parameter selection for reconstruction algorithms, voxel sizing and visualization techniques to support both defect and dimensional analysis.
• Image quality metrics: definitions and procedures for contrast, noise, signal‑to‑noise ratio (SNR), contrast‑to‑noise ratio (CNR) and spatial resolution (including Annex A on line‑pair gauges).
• Analysis, interpretation and acceptance: steps for feature/defect testing, dimensional testing, acceptance criteria, reporting and record keeping.
• Artefact recognition and mitigation: beam hardening, edge artefacts, scatter, ring artefacts, motion artefacts, centre‑of‑rotation errors, cone‑beam artefacts and instabilities - with advice on how these affect interpretation.

Practical applications and users

ISO 15708-3:2025 is intended for:

• NDT/CT technicians and operators setting up industrial CT scans
• Quality assurance engineers performing non‑destructive inspections
• Metrology teams conducting dimensional analysis of components
• Labs inspecting castings, composites, additive‑manufactured parts, assemblies and welds
• Manufacturers and R&D groups optimizing CT parameters for part qualification and failure analysis

The standard helps users select CT system set‑up, acquisition and reconstruction parameters that balance spatial resolution, contrast and dose for reliable defect detection and dimensional measurement.

Related standards

• ISO 15708-1 - Vocabulary (definitions used across the series)
• ISO 15708-2:2025 - Principle, equipment and samples
• ISO 15708-4:2025 - Qualification

For complete requirements and example procedures, consult the full ISO 15708-3:2025 document available from ISO.

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 15708-3
Second edition
Non-destructive testing —
2025-06
Radiation methods for computed
tomography —
Part 3:
Operation and interpretation
Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 3: Fonctionnement et interprétation
Reference number
© ISO 2025
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Operational procedure . 1
4.1 General .1
4.2 CT system set-up .2
4.2.1 General .2
4.2.2 Geometry .2
4.2.3 X-ray source .3
4.2.4 Detector .3
4.3 Reconstruction parameters .3
4.4 Visualization .3
4.5 Analysis and interpretation of CT data .4
4.5.1 General .4
4.5.2 Feature testing/defect testing .4
4.5.3 Dimensional testing .4
5 Parameters and procedures for acceptable results . 6
5.1 Image quality parameters .6
5.1.1 Contrast .6
5.1.2 Noise .8
5.1.3 Signal to noise ratio .9
5.1.4 Contrast to noise ratio .10
5.1.5 Spatial resolution .10
5.2 Suitability of testing . 12
5.3 CT examination interpretation and acceptance criteria . 12
5.4 Records and reports . 13
5.5 Artefacts . 13
5.5.1 General . 13
5.5.2 Beam hardening artefacts . 13
5.5.3 Edge artefacts .14
5.5.4 Scattered radiation. 15
5.5.5 Instabilities . 15
5.5.6 Ring artefacts . 15
5.5.7 Centre of rotation error artefacts .16
5.5.8 Motion artefacts .17
5.5.9 Artefacts due to an insufficient number of projections .18
5.5.10 Cone beam artefacts . .18
Annex A (informative) Spatial resolution measurement using line pair gauges .20
Bibliography .23

iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee SC
5, Radiographic testing, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 138, Non-destructive testing, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15708-3:2017), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— correction of Figure 5;
— correction and reordering of content in Clause 5;
— correction of definitions for N and N in Formula A.1;
C A
— correction of definition for σ in Formula A.2;
— editorial changes.
A list of all parts in the ISO 15708 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
International Standard ISO 15708-3:2025(en)
Non-destructive testing — Radiation methods for computed
tomography —
Part 3:
Operation and interpretation
1 Scope
This document provides an overview of the operation of a computed tomography (CT) system. This
document specifies steps for interpretation of CT results with the aim of providing the operator with
technical information to enable selection of suitable parameters.
This document is applicable to industrial imaging (i.e. non-medical applications) and specifies a consistent
set of definitions of CT performance parameters, including how these performance parameters relate to CT
system specifications.
This document is applicable to computed axial tomography.
This document does not apply to other types of tomography such as translational tomography and
tomosynthesis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 15708-1, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 1: Vocabulary
ISO 15708-2:2025, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 2: Principle,
equipment and samples
ISO 15708-4:2025, Non-destructive testing — Radiation methods for computed tomography — Part 4:
Qualification
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15708-1 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Operational procedure
4.1 General
For target-oriented computer tomography (CT) non-destructive testing inspection procedures, the test and
measurement tasks are defined in advance with regard to the size and type of features/defects to be verified,

e.g. by specifying appropriate acceptance levels and geometry deviations. In the following, the process steps
of a CT application are described and information on its implementation is provided.
4.2 CT system set-up
4.2.1 General
The set-up of the CT system is based on the requirements for the respective task. The required spatial
resolution (taking into account the tube focal spot size), the contrast resolution, the voxel size and the
CT image quality can be derived from these requirements. The quality of the CT image is determined by
different parameters, which, under certain circumstances, counteract each other.
In the following, system parameters are described and information on setting up a CT system for non-
destructive testing inspection is provided. Due to the interactions between various system parameters, it
can be necessary to run through the set-up steps several times to acquire optimal data.
The optimum energy is the one that gives the best signal-to-noise ratio and not necessarily the one that gives
the clearest radiograph (the dependence of the detector efficiency on the energy shall be taken into account).
However, in order to differentiate between materials of different chemical composition, it can be necessary
to adjust the accelerating voltage to maximise the difference in their linear attenuation coefficients.
4.2.2 Geometry
The source-detector and source-object distances and thus also the beam angle used should be specified. To
achieve high spatial resolutions, the projection of the object onto the detector is magnified. The magnification
is equal to the ratio of the source-detector distance to the source-object distance. An increasing source-
detector distance leads to a reduced radiation intensity at the detector and therefore to a reduced signal to
noise ratio. Accordingly, this also applies when using detectors with improved detector resolution, which
results in a reduction of the signal-to-noise ratio due to the reduced radiation dose per pixel. For this reason,
it is generally preferable to minimise the source-object distance.
To obtain high radiation intensity at the detector, the source-detector distance should be selected as small
as possible taking into account the required spatial resolution, so that the beam cone still fully illuminates
the detector. In the case of 3D-CT, the (in general vertical) total cone beam angle measured perpendicular
to the rotation axis should typically be less than 11° in order to minimise such reconstruction-determined
[2]
distortions of the 3D model (“Feldkamp” algorithm ). In addition, these restrictions do not apply for the
perpendicular (in general horizontal) beam angle. At a higher geometric magnification, the object shall be
positioned as near as possible to the source, taking into consideration the limit of sharpness due to the size
of the focal spot of the X-ray source. The object shall be rotated by at least 180° plus the beam angle of the
X-ray beam, whereby the data quality is improved by an increased rotational angle. For this reason, the
object is typically rotated by 360°. Ideally, the number of angular increments should be at least π/2 × matrix
size (odd number of projections per 360°), where the matrix size is the number of voxels across the sample
diameter or its largest dimension. For more information, see 5.5.
The number of projections should be > (π × matrix size) for best reconstruction quality (number of
projections per 360°).
In order to obtain information about the specimen that is as complete as possible, the object (or the
interesting section of the object) shall be completely mapped on the detector in each projection. For large
components that exceed the beam cone, a so-called measurement range extension is used. This extension
of the measuring range is achieved by laterally displacing either the object or the detector, recording the
projection data in sequential measurements, and finally, concatenating (joining) them. Under certain
circumstances, it is also possible to scan only a part of the object (region-of-interest CT), which leads to
limited data quality in the form of so-called truncations.
A possible deviation of the recording geometry (offset between the projected axis of rotation and the centre
line of the projection image) shall be corrected to obtain the most accurate reconstruction as possible. This
shall be achieved by carefully aligning the system or by software correction.

4.2.3 X-ray source
At the X-ray source, the maximum beam energy and the tube current shall be set such that sufficient
penetration of the test object and the maximum tube power with a sufficiently small focal spot are ensured.
The required voltage shall be determined by the maximum path length in the material to be X-rayed in
accordance with ISO 15708-2:2025, 8.2. For optimum conditions of the measurement results, an attenuation
ratio of less or equal to 1:10 should be used. This means, that the grey value after the sample should be
about 10 % of the free beam value. The optimal range can be achieved by using pre-filters at the tube port.
It should be noted that each pre-filter reduces the intensity. Pre-filters have the additional advantage of
beam hardening, which reduces the beam hardening artifacts after reconstruction, although further
improvements can be made through software corrections.
4.2.4 Detector
The following detector settings need to be set appropriately for the sample to be scanned:
— exposure time (frame rate);
— number of integrations/averagings per projection;
— digitisation, gain and offset;
— Skip projections
— binning.
If necessary, corrections for offset, gain and bad pixels (which may depend on X-ray settings) should be
applied.
The individual CT projection is determined by the geometric resolution, the sensitivity, the dynamics and
the noise of the detector. The gain and exposure time can be adjusted together depending on the radiation
intensity of the source so that the maximum digitised intensity in the free beam does not exceed 90 % of the
saturation level.
To reduce scattered radiation, a thin filter, grid, or lamellae can be used directly in front of the detector
(intermediate filtering).
The ideal acquisition time is dependent on the required quality of the CT data and is often limited by the
time available for testing.
4.3 Reconstruction parameters
The volumetric region to be reconstructed, the size of the CT volume (in terms of voxels) and its dynamic
range (which should take into account the dynamic range of the detector) shall be specified. To achieve
sufficient CT image quality, the settings for the reconstruction algorithm or corrections should be optimised.
The volumetric region is defined by the number of voxels along the X, Y and Z axes.
4.4 Visualization
Using volume visualisation, the reconstructed CT data image can be presented as a 3D object. Individual
grey values can be assigned any colour and opacity values to highlight or hide materials with different
X-ray densities. Zooming, scrolling, setting contrast, brightness, colour and lighting facilitate an optimal
presentation of the CT volume. In addition, it is possible to place user-defined sectional planes through the
object to examine the internal structure, or to visualise the CT volume interactively, for example by rotating
and moving it as a 3D object. Image processing can be applied to CT data to improve feature detection.
There is a possibility that the whole CT volume cannot be loaded at full resolution into memory at once.
Consequently, the CT volume can be split into different smaller parts of the total volume for separate viewing.

4.5 Analysis and interpretation of CT data
4.5.1 General
Typical internal features for inspection are pores, cavities, cracks, inclusions, impurities or inhomogeneous
material distributions.
Typical measurement tasks are obtaining dimensional properties (such as length or wall thickness) or
calculating object morphology.
4.5.2 Feature testing/defect testing
Features in the sample generally lead to changes in the CT grey value in the CT data. The analysis of CT data
is performed by qualified personnel using software. A suitable contrast range or an automatic or manual
calibration is used. The location, the CT grey value and the dimensions of features can be determined. Several
tools are available for this purpose, including manual or automatic tools such as strobe lines or gauges that
engage at grey value thresholds or edges. To examine the structure and location of assembled components, a
qualitative comparison of CT volumes without determination of the dimensions can be sufficient.
For automatic determination using visualisation software tools (e.g. for defect analysis), a calibration via
specification of a grey value range is, in general, required for the sample material to be measured. The grey
values can be specified manually using histograms or in an interactive manner.
The detectability of features depends on the size of the feature relative to the geometric resolution and the
contrast resolution compared with the contrast difference of the feature to the base material, as well as the
quality of the image (signal to noise ratio, etc.) and any possible interference effects between adjacent voxels
(partial volume effect). For the detectability of singular pores, cavities or cracks, their minimum extent
should typically be 2 to 3 times the demagnified pixel size of the detector (at the position of the sample).
4.5.3 Dimensional testing
4.5.3.1 General
Depending on the task at hand, various methods are currently used to determine geometric features. Point-
to-point distances can be determined manually in the CT slices, or more complex features can be extracted
with the help of analysis software.
The measurement of the geometric properties of an object using CT is an indirect method, in which the
dimensional measurement takes place in or is derived from CT data. For this reason, in order to facilitate
precise measurements, an accurate knowledge of two important variables is necessary:
— the precise image scale or voxel size;
— the boundary surface of two materials, for example the component surface (material-to-air transition),
which can be determined via a CT grey value threshold in the CT volume.
4.5.3.2 Determination of precise image scale
The precise image scale or voxel size shall be determined by measuring a suitable calibration standard
(together with the measurement object and directly before/after testing of the object inspection) or by
using a reference geometry on the object. For this purpose, the voxel size or magnification M, specified by
the CT system is compared with the actual available and precisely determined (using the reference body/
geometry) voxel size or magnification. Thus, for example, the exact voxel size can be determined with high
precision via measurements without the disturbing influence of other variables, e.g. the precise position
of the component surface (grey value threshold) in the CT volume, for the centre distances of a test piece
(e.g. dumbbell, see Figure 1). In this procedure the CT grey values of the test item can be influenced by the
accompanying reference bodies (e.g. due to changes in the contrast ratios, interferences and artefacts).
Based on the actual voxel sizes determined in this way, the visualisation software can be scaled/corrected
accordingly to the voxel size specified by the system.

Figure 1 — Reference objects (dumbbells of different sizes)
4.5.3.3 Threshold value determination
For dimensional measurements, the component surface or material contact surface shall be determined in
the CT volume. The component surface usually results from the transition from solid object to surrounding
air. The boundary surface is defined via a threshold value and is thus dependent on the materials and the
X-ray settings. This threshold can be specified globally for the entire CT volume as an average grey value of
e.g. the material and air. This is sometimes known as the “ISO50 threshold” (from the Greek, “isos” means
“equal”). A global threshold value or calibration using the ISO50 threshold is suitable for many measurement
tasks on objects made from homogeneous materials.
A global threshold is not suitable for objects made of different materials. In these cases, different
thresholds shall be used according to the materials either side of the boundary. Even with objects made
from homogeneous materials, beam hardening, scattering and other artefacts can result in local dimming
or lightening in the CT volume, which would distort the measurement results. The grey value threshold,
e.g. for surfaces inside the component, therefore often differs from that for surfaces on the outside of the
component. If necessary, the threshold can be determined locally from the grey levels on both sides of the
boundary. A determination of the overall component surface via locally determined threshold values is more
tolerant towards contrast variations and artefact influences, but more time consuming.
4.5.3.4 Adjustment of geometrically primitive bodies
In addition to simple point-to-point operations (see 4.5.3), methods from coordinate measurement
technology, such as reference geometry adjustment can also be used. Here, so-called geometric primitive
bodies or reference elements (e.g. planes, cylinders, spheres, etc.) are fitted, using software, to object
contours of interest in the correspondingly calibrated data. At the reference elements, geometric features
(e.g. diameter, distances, angles, etc.) are determined directly or by combining reference elements. Due to
the statistic averaging and the reduction of the user influence, the fitting of these elements to the typically
several thousand measurement points of the corresponding data, often results in significantly higher
precision than via the manual distance measurement of two points.
4.5.3.5 Generation of geometric data
So-called triangular models can be extracted from the voxels and calibrated grey value threshold. These
models represent the calibrated threshold value ISO50-surface, i.e. the material surface in the form of
linked triangles. The triangular model contains – as part of the extraction process precision (see below) –
the geometry information on the object surface. It consists of only two types of information: the so-called
vertices and the information about which vertices belong to a triangle. The vertices are 3D points that lie
on the threshold value ISO50-surface. The quantity of all vertices is also designated to as a point cloud. It is
initially the linking information, i.e. the information about which three vertices from a triangle that defines
the course of the object surface.

A standard format for data exchange is the so-called STL file format (ASCII or binary and dimensionless).
Alternatively, the point cloud (vertices without triangle information) can be exported, whereby important
information on adjacent vertices is usually lost and, if necessary, should be reproduced subsequently.
The geometric quality of the generated point cloud or triangular model depends entirely on the number
and position of the vertices. Since only triangles are assumed between the vertices in the triangular model,
detailed surface structures, contained in the voxels, between the individual vertices, are not represented
and therefore lost.
The extracti
...

Norme
internationale
ISO 15708-3
Deuxième édition
Essais non destructifs — Méthodes
2025-06
par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 3:
Fonctionnement et interprétation
Non-destructive testing — Radiation methods for computed
tomography —
Part 3: Operation and interpretation
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Mode opératoire de fonctionnement . 2
4.1 Généralités .2
4.2 Définition du système TI .2
4.2.1 Généralités .2
4.2.2 Géométrie .2
4.2.3 Source de rayons X .3
4.2.4 Détecteur .3
4.3 Paramètres de reconstruction .3
4.4 Visualisation .4
4.5 Analyse et interprétation des données TI .4
4.5.1 Généralités .4
4.5.2 Inspection de caractéristique/défaut .4
4.5.3 Inspection dimensionnelle .4
5 Paramètres et modes opératoires pour des résultats acceptables . 7
5.1 Paramètres de qualité d’image .7
5.1.1 Contraste .7
5.1.2 Bruit .9
5.1.3 Rapport signal sur bruit .10
5.1.4 Rapport contraste sur bruit .10
5.1.5 Résolution spatiale .11
5.2 Adéquation de l’essai . 13
5.3 Interprétation et critères d’acceptation d’examen TI . 13
5.4 Enregistrements et rapports .14
5.5 Artefacts .14
5.5.1 Généralités .14
5.5.2 Artefacts de durcissement de faisceau . 15
5.5.3 Artefacts de bord . 15
5.5.4 Rayonnement diffusé .16
5.5.5 Instabilités .16
5.5.6 Artefacts en anneau . .17
5.5.7 Artefacts d’erreur de centre de rotation .17
5.5.8 Artefacts de mouvement .18
5.5.9 Artefacts dus à un nombre insuffisant de projections .19
5.5.10 Artefacts de faisceau conique .19
Annexe A (informative) Mesure de la résolution spatiale au moyen de jauges à paires de lignes .21
Bibliographie .24

iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité
de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO
n’avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application.
Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des
informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à
l’adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou
partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 5 Contrôle par radiographie, en collaboration avec le comité technique européen CEN/TC 138,
Essais non destructifs, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération
technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15708-3:2017), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— correction de la Figure 5;
— correction et réorganisation du contenu de l’Article 5;
— correction des définitions de N et N dans la Formule A.1;
C A
— correction de la définition de σ dans la Formule A.2;
— modifications rédactionnelles.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 15708 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Norme internationale ISO 15708-3:2025(fr)
Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la
tomographie informatisée —
Partie 3:
Fonctionnement et interprétation
1 Domaine d’application
Le présent document fournit une vue d’ensemble du fonctionnement d’un système de tomographie
informatisée (TI). Il spécifie les étapes permettant d’interpréter les résultats de la TI afin de donner à
l’utilisateur des informations techniques pour sélectionner les paramètres adaptés.
Le présent document est applicable à l’imagerie industrielle (c’est-à-dire aux applications non médicales) et
spécifie un ensemble cohérent de définitions des paramètres de performance de la TI, y compris la relation
entre ces paramètres de performance et les spécifications du système TI.
Le présent document est applicable à la tomographie axiale informatisée.
Le présent document ne s’applique pas aux autres types de tomographie, tels que la tomographie par
translation et la tomosynthèse.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 15708-1, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée — Partie
1: Vocabulaire
ISO 15708-2:2025, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée —
Partie 2: Principes, équipements et échantillons
ISO 15708-4:2025, Essais non destructifs — Méthodes par rayonnements pour la tomographie informatisée —
Partie 4: Qualification
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 15708-1 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/

4 Mode opératoire de fonctionnement
4.1 Généralités
Pour les modes opératoires d’essais non destructifs de tomographie informatisée (TI) avec un objectif ciblé,
les tâches d’inspection et de mesure concernant la taille et le type de caractéristiques/défauts à vérifier sont
définies à l’avance, par exemple en spécifiant les niveaux d’acceptation appropriés et les écarts géométriques.
Dans ce qui suit, les étapes d’un processus d’une application TI sont décrites et des informations sur sa mise
en œuvre sont fournies.
4.2 Définition du système TI
4.2.1 Généralités
La définition du système TI est orientée vers les exigences de la tâche respective. La résolution spatiale
(tenant compte de la dimension du foyer du tube), la résolution en contraste, la taille de voxel et la qualité
d’image TI requises sont calculées à partir de ces exigences. La qualité de l’image TI est déterminée par
différents paramètres qui, dans certains cas, se compensent les uns les autres.
Dans ce qui suit, les paramètres du système sont décrits et des informations sont fournies sur la définition
d’un système TI pour des essais non destructifs. En raison des interactions entre les différents paramètres
du système, il peut être nécessaire de répéter les étapes de définition plusieurs fois pour acquérir des
données optimales.
L’énergie optimale est l’énergie qui donne le meilleur rapport signal sur bruit et pas nécessairement l’énergie
qui donne la radiographie la plus nette (la dépendance de l’efficacité du détecteur avec l’énergie doit être
prise en compte). Toutefois, afin de différencier des matériaux de composition chimique différente, il peut
être nécessaire d’ajuster la tension d’accélération pour maximiser la différence entre leurs coefficients
d’atténuation linéique.
4.2.2 Géométrie
Il convient de spécifier les distances source-détecteur et source-objet et donc également l’angle du faisceau.
Pour atteindre de meilleures résolutions spatiales, la projection de l’objet sur le détecteur est agrandie. Le
grandissement géométrique est égal au rapport de la distance source-détecteur sur la distance source-objet.
Le fait d’augmenter la distance source-détecteur conduit à une intensité réduite au niveau du détecteur
et donc à un rapport signal sur bruit réduit. De la même façon, l’utilisation d’un détecteur présentant une
meilleure résolution entraîne une réduction du rapport signal sur bruit du fait de la dose de rayonnement
par pixel réduite. Pour cette raison, il est généralement préférable de réduire au minimum la distance
source-objet.
Pour obtenir une intensité de rayonnement élevée au niveau du détecteur, il convient de choisir une distance
source-détecteur aussi courte que possible en tenant compte de la résolution spatiale requise, de sorte que le
cône du faisceau éclaire encore entièrement le détecteur. Dans le cas de la TI 3D, il convient que l’angle total
du faisceau conique (en général vertical) mesuré perpendiculairement à l’axe de rotation soit généralement
inférieur à 11°, afin de réduire au minimum les distorsions du modèle 3D déterminées par la reconstruction
[2]
(algorithme «Feldkamp» ). Ces restrictions ne s’appliquent pas à l’angle du faisceau perpendiculaire (en
général horizontal). Avec un grandissement géométrique plus élevé, l’objet doit être positionné aussi près
que possible de la source, en tenant compte de la limite de netteté due à la dimension du foyer d’émission
de la source de rayons X. L’objet doit être tourné sur au moins 180° plus l’angle du faisceau de rayons X,
la qualité des données étant améliorée par l’augmentation de l’angle de rotation. Pour cette raison, l’objet
est en général tourné sur 360°. Idéalement, il convient que le nombre de pas angulaires soit au moins de
π/2 × dimensions de la matrice (nombre impair de projections par rotation de 360°), où la dimension de la
matrice est le nombre de voxels correspondant au diamètre ou à la plus grande dimension de l’échantillon.
Voir 5.5 pour de plus amples informations.
Il convient que le nombre de projections soit > (π × dimensions de la matrice) pour une meilleure qualité de
reconstruction (nombre de projections pour 360°).

Pour obtenir des informations aussi complètes que possible sur l’échantillon, l’objet (ou la région d’intérêt
de l’objet) doit être complètement représenté dans chaque projection sur le détecteur. Pour les grands
composants qui dépassent le cône du faisceau, on utilise ce que l’on appelle une extension de plage de mesure.
Cette extension de la plage de mesure est obtenue en déplaçant latéralement soit l’objet soit le détecteur, et
en enregistrant les données de projection sous forme de mesures séquentielles et enfin en les concaténant
(en les regroupant). Dans certains cas, il est également possible d’imager seulement une partie de l’objet (TI
de région d’intérêt), ce qui conduit à une qualité de données limitée à cause des données manquantes (qu’on
appelle troncatures).
Les écarts possibles de la géométrie d’enregistrement (décalage entre l’axe de rotation projeté et l’axe médian
de l’image de projection) doivent être corrigés afin d’obtenir la reconstruction la plus précise possible. Cela
doit être fait par un alignement méticuleux du système ou une correction logicielle.
4.2.3 Source de rayons X
Au niveau de la source de rayons X, l’énergie de faisceau maximale et le courant de tube doivent être définis de
façon à garantir une pénétration suffisante de l’objet contrôlé et une puissance de tube maximale présentant
un foyer suffisamment petit. La tension nécessaire doit être déterminée par la longueur maximale du
trajet dans le matériau irradié, conformément à l’ISO 15708-2:2025, 8.2. Pour optimiser les conditions des
résultats de mesure, il convient d’utiliser un rapport d’atténuation inférieur ou égal à 1:10. Cela signifie qu’il
convient que la valeur de gris après l’échantillon soit égale à environ 10 % de la valeur du faisceau libre.
La gamme optimale peut être obtenue en utilisant des préfiltres au niveau de l’orifice du tube. Il convient
de remarquer que chaque préfiltre réduit l’intensité. Les préfiltres présentent l’avantage supplémentaire de
durcir le faisceau, ce qui réduit les artefacts de durcissement du faisceau après reconstruction, même si
d’autres améliorations peuvent être faites par des corrections logicielles.
4.2.4 Détecteur
Les paramètres suivants du détecteur doivent être définis de manière appropriée à l’échantillon destiné à
être soumis à l’essai:
— durée d’exposition (fréquence d’acquisition);
— nombre d’intégrations/de moyennages par projection;
— gain et offset de numérisation;
— saut des projections;
— regroupement des pixels (binning).
Au besoin, il convient d’appliquer des corrections d’offset, de gain et de pixels défectueux (qui peuvent
dépendre des paramètres des rayons X).
La projection TI individuelle est déterminée par la résolution géométrique, la sensibilité, la dynamique
et le bruit du détecteur. Le gain et la durée d’exposition peuvent être ajustés en fonction de l’intensité du
rayonnement de la source de sorte que l’intensité numérisée maximale dans le faisceau libre ne dépasse pas
90 % du niveau de saturation.
Pour réduire le rayonnement diffusé, il est possible d’utiliser un filtre fin, une grille ou un réseau de lamelles
devant le détecteur (filtrage intermédiaire).
Le temps d’acquisition idéal dépend de la qualité des données TI exigée et est souvent limité par le temps
disponible pour les essais.
4.3 Paramètres de reconstruction
La région volumétrique à reconstruire, la dimension du volume TI (en termes de voxels), et sa gamme
dynamique (dont il est recommandé qu’elle prenne en compte la gamme dynamique du détecteur), doivent
être spécifiées. Pour obtenir une qualité d’image TI suffisante, il convient d’optimiser les paramètres pour
les corrections ou l’algorithme de reconstruction.

La région volumétrique est définie par le nombre de voxels sur les axes X, Y et Z.
4.4 Visualisation
En utilisant la visualisation volumique, l’image de données TI reconstruite peut être présentée sous la forme
d’un objet 3D. Des valeurs de couleur et d’opacité quelconques peuvent être attribuées aux valeurs de gris
individuelles pour mettre en évidence ou cacher des matériaux présentant des atténuations de rayons X
différentes. Le fait de zoomer, d’exécuter un défilement, de définir le contraste, la luminance, la couleur et
l’éclairage, permet une présentation optimale du volume TI. De plus, il est possible de placer des plans de
coupe définis par l’utilisateur dans l’objet pour examiner la structure interne ou visualiser le volume TI de
façon interactive, par exemple en le faisant pivoter et en le déplaçant comme un objet 3D. Un traitement de
l’image peut être appliqué aux données TI pour améliorer la détection des caractéristiques.
Il est possible que l’ensemble du volume TI ne puisse pas être chargé en résolution intégrale dans la mémoire
d’un seul coup. Par conséquent, le volume TI peut être divisé en différentes parties plus petites du volume
total pour une visualisation séparée.
4.5 Analyse et interprétation des données TI
4.5.1 Généralités
Les caractéristiques internes typiquement recherchées dans le cadre d’un examen sont les porosités, les
cavités, les fissures, les inclusions, les impuretés ou les distributions de matériau non homogènes.
Les tâches de mesure typiques consistent à obtenir les propriétés dimensionnelles (telles que la longueur ou
l’épaisseur de paroi) ou à calculer la morphologie d’un objet.
4.5.2 Inspection de caractéristique/défaut
Les caractéristiques recherchées dans l’échantillon entraînent en général des changements de valeur de gris
TI dans les données TI. Un personnel qualifié effectue l’analyse des données TI au moyen d’un logiciel. Il
convient d’utiliser une gamme de contraste adaptée ou un étalonnage automatique ou manuel. Il est possible
de déterminer l’emplacement, la valeur de gris TI et les dimensions des caractéristiques. Plusieurs outils
sont disponibles pour ce faire, notamment des outils manuels ou automatiques tels que des lignes ou des
jauges qui constituent des bords et correspondent à des seuils de valeurs de gris spécifiées. Pour examiner
la structure et l’emplacement de composants assemblés, une comparaison qualitative de volumes TI sans
détermination des dimensions peut suffire.
Pour la détermination automatique au moyen d’outils logiciels de visualisation (par exemple pour l’analyse
de défaut), un étalonnage basé sur la spécification d’une plage de valeurs de gris est en général requis pour
le matériau de l’échantillon à mesurer. La spécification des valeurs de gris peut se faire manuellement au
moyen d’histogrammes ou de façon interactive.
La détectabilité des caractéristiques dépend de la taille de la caractéristique par rapport à la résolution
géométrique et la résolution en contraste comparée à la différence de contraste de la caractéristique par
rapport au matériau de base, ainsi que de la qualité de l’image (rapport signal sur bruit, etc.) et de tout effet
d’interférence possible entre les voxels adjacents (effet de volume partiel). Pour la détectabilité des porosités
isolées, cavités ou fissures, il convient que leur étendue minimale soit typiquement 2 à 3 fois la taille de pixel
non agrandie du détecteur (mesurée à la position de l’échantillon).
4.5.3 Inspection dimensionnelle
4.5.3.1 Généralités
Selon la tâche à accomplir, différentes méthodes sont actuellement utilisées pour déterminer les
caractéristiques géométriques. Il est possible de déterminer manuellement des distances point à point dans
les coupes TI ou d’extraire des caractéristiques plus complexes à l’aide d’un logiciel d’analyse.

La mesure des propriétés géométriques d’un objet au moyen de la TI est une méthode indirecte dans laquelle
la mesure des dimensions se fait, ou est calculée, à partir des données TI. De ce fait, afin d’obtenir des
mesures précises, il est nécessaire d’avoir une connaissance exacte de deux variables importantes:
— l’échelle précise de l’image ou la taille de voxel;
— la surface de séparation de deux matériaux, par exemple la surface du composant (transition matériau-
air), qui peut être déterminée par un seuil de valeur de gris TI dans le volume TI.
4.5.3.2 Détermination de l’échelle précise de l’image
L’échelle précise de l’image ou la taille de voxel doit être déterminée en mesurant un étalon adapté (avec
l’objet à mesurer et directement avant/après l’essai d’examen de l’objet) ou au moyen d’une géométrie de
référence sur l’objet lui-même. Pour cela, la taille de voxel ou le grandissement M spécifié par le système
TI doit être comparé avec la taille de voxel ou le grandissement réel disponible et déterminé précisément
(au moyen de l’étalon/de la géométrie de référence). Ainsi par exemple, la taille de voxel exacte peut être
déterminée avec une précision élevée par la mesure de l’entraxe d’une éprouvette (par exemple un haltère,
voir Figure 1), sans l’effet perturbateur d’autres variables, par exemple la position précise de la surface du
composant (obtenue par un seuil de valeur de gris) dans le volume TI. Dans ce mode opératoire, les valeurs
de gris TI de l’éprouvette peuvent être influencées par les étalons de référence joints (par exemple en raison
des changements de rapports de contraste, des interférences et des artefacts). D’après les tailles de voxel
réelles déterminées de cette manière, le logiciel de visualisation peut être calibré/corrigé en fonction de la
taille de voxel spécifiée par le système.
Figure 1 — Objets de référence (haltères de différentes tailles)
4.5.3.3 Détermination de la valeur seuil
Pour les mesures dimensionnelles, la surface du composant ou la surface extérieure du matériau doit être
déterminée dans le volume TI. En général, la surface du composant résulte de la transition de l’objet solide à
l’air environnant. La surface de séparation est définie par une valeur seuil et dépend donc des matériaux et
des paramètres des rayons X. Cette valeur seuil peut être spécifiée de manière globale pour tout le volume TI
comme une moyenne des valeurs de gris, par exemple du matériau et de l’air. Elle est parfois appelée «seuil
ISO 50» (du grec «isos» qui veut dire «égal»). Une valeur seuil globale, ou un étalonnage au moyen du seuil
ISO 50, est adapté(e) aux opérations de mesure sur des objets constitués d’un matériau homogène.
Une valeur seuil globale n’est pas adaptée aux objets constitués de différents matériaux. Dans ce cas,
des valeurs seuils différentes doivent être utilisées selon les matériaux se trouvant de chaque côté de la
séparation. Même avec des objets constitués d’un matériau homogène, le durcissement de faisceau, la
diffusion et d’autres artefacts peuvent provoquer un affaiblissement des valeurs ou un éblouissement local
du volume TI susceptible d’entraîner une distorsion des résultats de mesure. Le seuil de valeur de gris,
par exemple pour les surfaces internes du composant, est donc souvent différent de celui pour les surfaces
externes du composant. Si nécessaire, la valeur seuil peut être déterminée localement à partir des niveaux
de gris de chaque côté de la séparation. Une détermination de la surface totale du composant par les valeurs

seuils déterminées localement est certes plus longue, mais aussi plus tolérante par rapport aux variations de
contraste et aux effets des artefacts.
4.5.3.4 Ajustement des corps à primitive géométrique
En plus des opérations point à point simples (voir 4.5.3), il est possible d’utiliser également des méthodes
provenant de la technique de mesure tridimensionnelle, telles que l’ajustement d’une géométrie de référence.
Dans ce cas, il s’agit d’ajuster, au moyen d’un logiciel, des formes géométriques simples ou des éléments de
référence (par exemple des plans, des cylindres, des sphères, etc.) aux contours d’intérêt de l’objet dans
les données étalonnées de manière adéquate. Au niveau des éléments de référence, les caractéristiques
géométriques (par exemple le diamètre, les distances, les angles, etc.) sont déterminées directement, ou en
combinant les éléments de référence. Du fait du moyennage statistique et de la réduction de l’influence de
l’utilisateur, l’ajustement de ces éléments aux points de mesure (en général plusieurs milliers de points) des
données correspondantes résulte souvent en une amélioration conséquente de la précision par rapport à la
mesure manuelle de la distance entre deux points.
4.5.3.5 Génération de données géométriques
Des modèles dits triangulaires peuvent être extraits des voxels et du seuil de valeur de gris étalonné. Ces
modèles représentent la surface ISO 50 à la valeur seuil étalonnée, c’est-à-dire la surface du matériau sous
forme de triangles liés. Le modèle triangulaire contient les informations de géométrie sur la surface de
l’objet, en tant qu’élément de précision du processus d’extraction (voir ci-dessous). Il est constitué de deux
types d’informations uniquement: lesdits sommets et les informations reliant les sommets à un triangle. Les
sommets sont des points en 3D qui se trouvent sur la surface ISO 50 à la valeur seuil. L’ensemble de tous les
sommets est également appelé un nuage de points. Il s’agit initialement des informations de liaison, c’est-à-
dire des informations reliant les trois sommets qui forment un triangle qui définissent le cours de la surface
de l’objet.
Un format standard pour l’échange de données est le format de fichier appelé STL (ASCII ou binaire et sans
dimension). Dans un autre cas, le nuage de points (sommets sans informations de triangle) peut être exporté,
ce qui entraîne en général une perte d’informations importantes sur les sommets adjacents et qu’il convient,
au besoin, de reproduire ensuite.
La qualité géométrique du nuage de points ou modèle triangulaire généré dépend entièrement du nombre
et de la position des sommets. Du fait que seuls des triangles sont supposés exister entre les sommets dans
le modèle triangulaire, des structures de surface détaillée, contenues dans les voxels entre les différents
sommets, ne sont pas représentées et sont donc perdues.
L’extraction d’un nuage de points ou d’un modèle triangulaire à partir des voxels correspond à un balayage
de la surface de l’objet. Pour un traitement supplémentaire, il convient en général de réduire la quantité de
données. La qualité ou précision géométrique du modèle triangulaire dépend de la manière dont le triangle
peut reproduire fidèlement le cours réel de la surface du matériau (par exemple erreur de corde). Certaines
applications logicielles particulières sont utilisées pour réduire le nombre de triangles avec une perte
minimale.
Pour chacune de ces étapes de processus, les pertes impliquées doivent être prises en compte pour les étapes
suivantes. En raison des conditions particulières du processus, la plausibilité et la signification de la qualité
des données dimensionnelles doivent être vérifiées.
4.5.3.6 Comparaison nominal-réel
Une application TI de mesure dimensionnelle est la comparaison de la partie enregistrée (objet réel) avec la
géométrie nominale de la CAO (ou d’autres sources). Après avoir recalé le système de coordonnées TI avec le
système de coordonnées CAO, il est possible, au moyen d’un logiciel adapté, de comparer l’écart géométrique
de la partie réelle mesurée par TI avec la spécification CAO de la géométrie nominale. La comparaison
nominal-réel peut être effectuée entre le modèle STL exporté ou le nuage de points des voxels et des données
CAO ou en comparant directement les voxels avec les données CAO sans extraction préalable de STL ou de
nuage de points.
4.5.3.7 Traitement supplémentaire des données géométriques
La TI peut également être utilisée pour la détermination non destructive de données géométriques
(rétroingénierie), par exemple de parties de prototypes ou de composants adjacents.
Les modèles CAO ne sont normalement pas fondés sur des modèles triangulaires, mais sur des primitives
géométriques (par exemple un cylindre) et des surfaces dites de forme libre. Pour cette raison, un traitement
supplémentaire des données géométriques dans les systèmes CAO est requis, par exemple la construction de
la surface déterminée à partir des voxels dans un modèle établi par CAO. Au moyen d’un logiciel adapté, les
modèles triangulaires peuvent être transférés vers des éléments compatibles avec la CAO (technique appelée
rétroingénierie), moyennant quoi des objets examinés par TI, c’est-à-dire des géométries réelles, peuvent de
nouveau être intégrés dans le processus de CAO.
5 Paramètres et modes opératoires pour des résultats acceptables
5.1 Paramètres de qualité d’image
5.1.1 Contraste
La grandeur reconstruite pendant l’imagerie TI aux rayons X est le coefficient d’atténuation linéique μ
−1
après la calibration. Ce coefficient est homogène à l’inverse d’une longueur (par exemple mm ) et est
approximativement proportionnel à la densité électronique du matériau. Pour pouvoir être distinguée,
une caractéristique doit avoir un coefficient d’atténuation linéique μ suffisamment différent du coefficient
f
d’atténuation linéique du matériau de fond μ .
b
Les coefficients d’atténuation linéique sont des fonctions de l’énergie incidente des rayons X. Pour simplifier
la discussion, les rayons X utilisés sont supposés avoir une énergie unique E ou se rapprochant d’une énergie
moyenne E dans le cas d’un spectre d’énergies. Si l’énergie moyenne n’est pas connue, la règle est en général
d’adopter la valeur d’un tiers du potentiel d’accélération si l’atténuation de l’objet exposé est faible, ou de
deux tiers du potentiel d’accélération si l’atténuation de l’objet est forte.
La Figure 2 représente la fonction de dépendance énergétique des coefficients d’atténuation linéique des
rayons X de deux matériaux hypothétiques, μ et μ Δμ est la différence d’atténuation linéique pour ces deux
b f.
matériaux. Elle est calculée d’après la Formule (1):
Δμ = ∣μ − μ ∣ (1)
b f
En TI, le contraste est défini comme la différence d’une caractéristique par rapport à un matériau de fond,
exprimée en pourcentage et calculée d’après la Formule (2):
μμ−
bf
Δμ(%)= ×100 (2)
μ
b
Dans cette définition du contraste, on part de l’hypothèse que la caractéristique en question porte sur toute
l’épaisseur de la coupe TI. Si la caractéristique a une épaisseur h mais est représentée dans une coupe
f,
d’épaisseur plus importante h le contraste est réduit par le facteur h /h (appelé effet de volume partiel).
s f s
Légende
est l’énergie des rayons X, en keV
E
est l’énergie moyenne des rayons X, en keV
E
−1
est le coefficient d’atténuation linéique, en mm
μ
sont les coefficients d’atténuation linéique du fond
μ
b
sont les coefficients d’atténuation linéique de la caractéristique
μ
f
est la différence d’atténuation linéique entre le fond et la caractéristique
Δμ
Figure 2 — Δμ en fonction de l’énergie des rayons X
Cette différence Δμ et donc le contraste dépendent largement de l’énergie des rayons X, qui est par conséquent
un paramètre important. Le fait de choisir une énergie plus faible permet d’obtenir un contraste maximal,
mais compromet la bonne détectabilité (rapport signal sur bruit dégradé). Le compromis optimal dépend
clairement, dans une large mesure, de l’application spécifique.
Si le système TI n’entraînait pas de dégradation, un profil à travers le centre de l’objet représenté à
la Figure 3 a) (une caractéristique centrée dans un fond) aurait la forme de crête représentée à la Figure 3 b).
a) Coupe TI d’un élément dont le coefficient d’atténuation linéique µ est inclus dans un élément de
f
fond dont le coefficient d’atténuation linéique est µ
b
b) Graphique du profil de signal de l’objet en a) selon la droite A-A’
Légende
A, A’ sont les points d’intersection d’une droite passant par la section de l’objet, coupant les contours de l’objet
−1
est le coefficient d’atténuation linéique, en mm
μ
sont les coefficients d’atténuation linéique du fond
μ
b
sont les coefficients d’atténuation linéique de la caractéristique
μ
f
−1
est la différence d’atténuation linéique entre le fond et la caractéristique, en mm
Δμ
X est la position du profil, en mm
Figure 3 — Illustration du contraste Δμ d’une caractéristique
5.1.2 Bruit
Le nombre de photons X produits par unité de temps varie en raison de la nature statistique du processus
d’émission du rayonnement. Les variations ont des caractéristiques bien définies qui peuvent être décrites
mathématiquement par ladite loi de Poisson. Ce problème de statistique photonique, qui est constant
en radiographie, est traité en tomographie informatisée par un temps d’intégration (ou de comptage)
suffisamment long pour maintenir le bruit statistique à un niveau acceptable. Le niveau de bruit acceptable
est défini en fonction de l’application et peut varier considérablement.
Le bruit des photons (ou bruit quantique) du signal de rayons X est caractérisé par le fait que la variance du
signal est égale à sa valeur moyenne (loi de Poisson).
Le bruit est habituellement exprimé sous forme d’écart-type, qui est la racine carrée de la variance. Cela
signifie qu’avec une moyenne de N photons détectés par période d’échantillonnage, le nombre enregistré
dans une période d’échantillonnage spécifique se situe dans la gamme de NN± dans environ 68 % des cas.
Il peut y avoir des sources de bruit supplémentaires dues à l’électronique du détecteur et au rayonnement
diffusé. Dans une analyse détaillée, ces contributions doivent être incluses.
Le bruit est mesuré sur un fantôme représentatif de l’objet exposé en termes de dimension et d’atténuation
(le fantôme peut être le même cylindre que celui utilisé pour la mesure de la fonction de transfert de
modulation (FTM), voir 5.1.5). Le fantôme doit avoir une zone homogène suffisamment grande pour fournir
des données statistiques satisfaisantes.

La méthode expérimentale habituelle pour déterminer l’écart-type σ d’une zone homogène d’un volume
reconstruit contenant m voxels, chacun ayant une valeur µ donnée, est de déterminer d’abord la valeur
i
moyenne de l’ensemble de m voxels, calculée d’après la Formule (3):
m
μ= μ (3)
∑ i
m
i=1
où
−1
μ est le coefficient d’atténuation linéique moyen de m voxels, en mm ;
è −1
μ est le coefficient d’atténuation linéique du i voxel, en mm ;
i
m est le nombre de voxels dans le volume moyenné;
Calculer ensuite σ, l’écart-type des valeurs des coefficients d’atténuation linéique µ , d’après la Formule (4):
i
m
(μ −μ)
∑ i
i=1
σ = (4)
m−1
où
−1
μ est le coefficient d’atténuation linéique moyen, en mm ;
−1
μ est le coefficient d’atténuation linéique d’un voxel, en mm ;
i
m est le nombre de voxels dans le volume moyenné;
−1
σ est l’écart-type du coefficient d’atténuation linéique moyen, en mm .
Ici, σ n’est pas très sensible au nombre de voxels moyennés si m se situe dans la gamme de 25 ≤ m ≤ 100.
Le bruit dans un volume reconstruit dépend de la position, en particulier près des bords d’un objet. Il ne faut
donc pas utiliser de régions trop étendues. Le bruit dans les données TI n’est pas absolument non corrélé,
mais l’effet sur σ est faible.
5.1.3 Rapport signal sur bruit
Le rapport signal sur bruit (RSB) est exprimé par la Formule (5):
μ
RSB= (5)
σ
où
RSB est le rapport signal sur bruit;
−1
μ est le coefficient d’atténuation linéique moyen, en mm ;
−1
σ est l’écart-type du coefficient d’atténuation linéique moyen, en mm .
Le RSB dépend du niveau d’atténuation rencontrée et peut varier selon la situation de la zone dans l’objet ou
dans le diamètre reconstruit. Le RSB augmente avec la dose de rayons X: plus le RSB est élevé, plus la qualité
d’image augmente.
5.1.4 Rapport contraste sur bruit
Le bruit (σ) augmente la dispersion des valeurs de gris TI (μ) dans un matériau et peut entraîner un
chevauchement des valeurs de gris TI de différents matériaux (μ et μ ), voir Figure 4.
f b
Figure 4 — Distribution des valeurs de gris TI dans le matériau et le fond
Le rapport contraste sur bruit (RCB) indique si la différence d’atténuation linéique entre une caractéristique
et son fond est supérieure au niveau de bruit du fond. Typiquement, une valeur de RCB de 3 représente un
bon niveau de confiance de la détectabilité:
μμ−
fb
RCB= (6)
σ
b
où
RCB
est le rapport contraste sur bruit;
−1
μ , μ
sont les coefficients d’atténuation linéique du fond et de la caractéristique, en mm ;
b f
−1
σ
est l’écart-type des coefficients d’atténuation linéique, en mm .
Étant donné que le RCB est fonction de μ , il ne peut pas être considéré comme une propriété absolue du
b
système TI.
Le rapport contraste sur bruit (RCB) est parfois appelé ré
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