射线图像增强方法的研究

目录摘要 (III)ABSTRACT (V)第一章绪论............................................................... - 1 - 1.1 研究背景 .. (1)1.2 国内外发展和现状 (1)1.3 图像处理的方法 (4)1.4 图像处理的应用 (6)1.5 本论文所做的工作 (8)第二章数字化 X 射线检测系统的基础理论..................................... - 9 - 2.1X射线检测系统的基本原理. (9)2.2X射线检测成像装置简介 (10)2.3评价X射线图像质量的标准 (14)第三章 X射线底片数字图像的降噪处理...................................... - 17 - 3.1噪声来源分析 .. (17)3.1.1 电子噪声...................................................... - 17 -3.1.2 光电子噪声.................................................... - 17 -3.1.3 胶片颗粒噪声.................................................. - 18 - 3.2噪声模型的确定 (19)3.3空间域滤波方法 (20)3.3.1 均值滤波...................................................... - 20 -3.3.2 中值滤波算法.................................................. - 22 - 3.4本章小结 (23)第四章 X射线底片数字图像的增强处理...................................... - 25 - 4.1灰度变换 (25)4.2伪彩色编码 (26)4.3直方图修正法 (27)4.4图像锐化 (29)4.5图像边缘增强 (33)4.5.1 图象边缘检测的基本步骤........................................ - 33 -4.5.2 边缘算子应满足的准则......................................... - 33 -4.5.3 经典边缘提取方法.............................................. - 35 -4.5.4 各种算法的对比分析........................................... - 39 - 第五章图像增强的编程实现................................................. - 41 - 5.1图像降噪处理 .. (41)5.1.1 平滑滤波........................................................ - 41 -5.1.2 中值滤波........................................................ - 42 - 5.2图像增强处理 .. (42)5.2.1 图像的直方图................................................... - 42 -5.2.2 直方图均衡................................................... - 43 -5.2.3 灰度变换..................................................... - 44 -5.2.4 图像锐化..................................................... - 45 -5.2.5 伪彩色增强................................................... - 45 - 5.3边缘增强 (46)5.4图象分割 (47)第六章总结............................................................... - 49 -参考文献................................................................. - 51 -致谢...................................................................... - 53 -附录...................................................................... - 55 -射线图像增强方法研究摘要当今社会中，X 射线检测在安检、医学、工业探伤等方面发挥着不可或缺的作用，已成为推动国民经济发展的一支重要力量。

然而，由于 X 射线检测系统固有的缺陷，输出后的图像往往要经过处理才能达到要求。

本文结合新型 X 射线成像系统，对射线图像的增强算法做了一些研究，主要工作如下：根据X射线检测成像系统基本原理，简单介绍了X射线成像检测装置。

图像增强的方法有多种，例如Roberts算子提取边缘的结果边缘较粗，边缘定位不很准确，Sobel算子和Prewltt算子对边缘的定位就准确了一些，而采用拉普拉斯高斯算子进行边缘提取的结果要明显优于前三种算于，特别是边缘比较完整，位置比较准确。

所以将经典的算法进行改善或结台其他一些算法对一橱台噪声的图像进行处理，然后再采用经典的边缘提取算子提取图像边缘效果最佳。

最后将反锐化掩模和形态学边缘检测结合起来，构建了一个新的射线图像增强算法，采用此算法和传统的边缘检测增强算法做了比较，得出结论，本算法可以显示更多细节和边缘，图像增强效果更明显，达到了预期目的。

关键词：X 射线，边缘检测，图像增强Ray image enhancement method researchAbstract：The research is carried out for real - time radiographic inspection system. The image preprocessing system is studied in detail combining with the characteristics of real-time radiography. In view of the characteristics of radiant at tenuation , an image processing method is presented to make the relationship between image gray level and workpiece thickness linear. Meanwhile , an image st retch method based on fuzzy transformation is designed by which the image is effectively enhanced. In order to improve the processing speed , a fast t ransformation algorithm is also designed. All these methods mentioned above are analyzed in detail with corres ponding results presented. It is indicated through practice that these methods are very suitable for real - time radiography by which very good effect can be obtained.Key words： real-time imaging ; image enhancement ; X-ray第1章绪论1.1研究背景X 射线检测是常规的无损检测[1]技术之一，它依据被检工件由于成分、密度、厚度等的不同，对 X 射线产生不同的吸收或散射的特性，对被检工件的质量、尺寸、特性等做出判断。

它能在不损坏被检工件的内部结构的情况下，检测工件的质量和缺陷。

X 射线检测技术应用范围十分广泛，在机械制造、石油、化工、造船、汽车、航空航天和核能等工业中得到了普遍应用。

然而 X 射线图像受到被透照物体本身的性质、尺寸和射线成像技术等一系列因素影响，造成图像对比度较低，图像质量较差。

而成像系统在使用增感屏时，由于增感物质对射线的散射或次级效应造成的散射将产生一个不清晰度，即屏不清晰度。

再由于检出的工业射线图像互相迭加，不易区分以及数字化的 X 射线图像空间分辨率不及普通胶片 X 射线图像，以上因素使射线图像中距离较近的灰度值不易区分，距离较远的两像素灰度梯度不易被全部观察到，因而对灰度级差较小的缺陷难以分辨，可是分辨这样的图像恰恰是工业成像的需要，因此，数字化的 X 射线图像必须经过图像处理。

本文的 X 射线图像处理主要指 X 射线图像增强，图像增强技术可以将图像中感兴趣的特征有选择地突出，而衰减不需要的特征，主要是提高图像的对比度，它能够有效地弥补各种因素所造成的图像质量不高、分辨率较差的缺点，已成为 X 射线成像系统中一个不可或缺的环节。

从 X 射线图像增强实施的方式来看，可分为硬件方法和软件方法两大类。

硬件增强图像的方法，主要是根据射线图像的噪声来源，如 CCD 摄像机，X射线机，成像屏和射线对 CCD 摄像机的影响等几个方面，通过改善硬件的特性，既而达到减少噪声和改善图像质量的目的。

软件方面主要指图像增强算法，它能提高射线图像的对比度，增强图像中感兴趣的特征，突出其细节和边缘。

本文着重讨论使用软件使图像增强的算法，对硬件系统只做简单介绍，在以下几章中，将分别用不同的算法来增强射线图像。

1.2国内外发展和现状早在 20 世纪 60 年代初，人们就开始研究 X 射线成像的图像增强技术，最初，研究人员首先将图像增强技术应用到医学 X 射线成像领域，70 年代后期至 80 年代初期，随着胶片数字化设备的不断发展，X 射线成像的数字图像增强技术取得了很大的进展，80年代中期，X 射线的数字图像增强技术得到了实际应用，目前，X 射线图像增强技术已占到了 X 射线图像处理的 20％以上。