射线检测数字实时成像的不一致性研究

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X射线平板探测器数字成像及其图像校准

收稿日期:2003204218　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50275008)　作者简介:周正干(1967-),男,湖南湘潭人,教授,zzhenggan @.X 射线平板探测器数字成像及其图像校准周正干滕升华江　巍安振刚(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083) 摘要:为了提高X 射线数字成像系统的图像质量,以基于平板探测器的X 射线数字照相系统为研究对象,介绍了平板探测器自身影响图像质量的4大因素:随机噪声,偏置误差,像元响应不一致性和瑕疵像元等,分析了这些因素的成因及其对图像质量的影响,提出了相应的减小和消除这些影响的图像校准方法.实验结果表明:运用这些图像校准方法,可以有效地去除上述因素对图像质量的影响,显著提高平板探测器输出图像的质量,为后续图像判读奠定了良好的基础.关　键　词:无损检验;图像处理;图像校准;平板探测器中图分类号:TH 87811文献标识码:A 文章编号:100125965(2004)0820698204X 2ray flat 2panel 2detector 2ba sed digital radiography and its image calibrationZhou Zhenggan T eng Shenghua Jiang Wei An Zhengang(School of M echanical Engineering and Automation ,Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083,China )Abstract :T o im prove imaging quality of X 2ray digital radiography system ,an X 2ray flat 2panel 2detector 2based digital radiography system was investigated.F our factors of flat panel detector which degrade image quality ,such as random noise ,offset ,response nonuniformity and defective pixels ,were introduced.H ow they occur and in fluence imaging quality was analyzed.C orresponding methods for image calibration were put forward to minish and eliminate the in fluences on image quality.Experimental results indicate that ,with the image calibration methods ,the in flu 2ences of above mentioned factors can be rem oved effectively and the quality of image from flat panel detector can be im proved greatly ,which has founded a g ood foundation for succedent image identifying.K ey words :non 2destructive tests ;image processing ;image calibration ;flat panel detector 射线检测是常规无损检测的重要方法之一,广泛应用于航空、航天、核电、国防以及其它工业部门,在工业生产和国民经济中发挥了重要作用[1].目前,在生产实际中,射线检测普遍使用胶片照相法.X 射线胶片照相的成像质量较高,能正确提供被测试件缺陷真实情况的可靠信息,但是,它具有操作过程复杂、运行成本高、结果不易保存且查询携带不便以及评片人员眼睛易受强光损伤等缺点.为了解决上述问题,20世纪90年代末出现了X 射线数字照相(Digital Radiography ,DR )检测技术.X 射线数字照相系统中使用了平板探测器(flat panel detector ),其像元尺寸可小于0.1mm ,因而其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相媲美,同时还克服了胶片照相中表现出来的缺点,也为图像的计算机处理提供了方便[2].因此,基于平板探测器的X 射线数字成像系统在无损检测和评价(NDT ΠNDE )、集装箱扫描、电路板检查以及医疗应用等方面具有广阔的应用前景[3].1　平板探测器的组成及工作原理X 射线平板探测器由射线接收器、命令处理器和电源组成.射线接收器中包含有闪烁晶体屏(G d 2O 2S 或CsI )、大面积非晶硅传感器阵列以及2004年8月第30卷第8期北京航空航天大学学报Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics August 2004V ol.30　N o 18读出电路等,其结构示意图如图1所示.其中,闪烁晶体屏用来将X 射线光子转换成可见光,与其紧贴的大规模集成非晶硅传感器阵列将屏上的可见光转换成电子,然后由读出电路将其数字化,传送到计算机中形成可显示的数字图像.命令处理器是接收器和用户系统之间的接口.由该种平板探测器组成的X 射线数字成像系统结构如图2所示.图1　接收器内部结构示意图图2　平板探测器成像系统结构示意图2　平板探测器图像校准的必要性尽管平板探测器具备前述一些优良特性,但是,X 射线源的不同、接收器内电子线路的不一致性及其正常变化,都会引起平板探测器上不同像元在同样X 射线剂量辐射的情况下具有不同的输出信号.导致这一现象产生的原因可以归纳为以下几个方面.2.1　随机噪声(random noise)探测器中,从射线到可见光的转换以及后续的光电转换和模数转换等都伴有随机噪声.另外,由于探测器的像元数据是逐行读出的,对指定行的采样瞬间也不可避免地要受到相邻行的影响.2.2　偏置误差(offset)在没有X 射线照射的情况下,由于光电二极管(photodiode )和薄膜晶体管(Thin 2Film 2Transistor ,TFT )的漏电流以及数据采集电路中电荷放大器零点漂移的影响,探测器各像元仍有一定的输出值,这就是偏置误差.偏置误差是一种系统误差,在实际工作中,它叠加在实际射线响应输出之上,而且各像元的偏置误差各不相同.通常情况下,可以认为每个像元的偏置误差是固定不变的,因此能够将其消除.2.3　像元响应不一致性(response nonuniformity)像元响应不一致性是指探测器在均匀强度X 射线的照射下,各像元响应的不均匀程度,它与像元接收到的射线剂量到像元图像灰度值转换的整个过程有关.一方面,各像元对应的射线Π可见光转换、光Π电转换及电荷放大程度各不相同;其次,探测器中用到的电荷放大器因工艺所限不可能做得很宽,所以只能将多片集成的放大器拼接在一起(见图1),于是又产生了不同放大器模块之间放大程度的差异.由于各探测器像元对均匀射线的响应不一致性是随机的,因此,在图像上反映出灰度空间分布的随机性[2].然而,可以近似认为各像元的响应灵敏程度是固定不变的.2.4　瑕疵像元(defective pixels)瑕疵像元是指不能依据射线强度做出合理响应的像元,或者说是响应灵敏程度明显有别于正常点的像元.按对射线响应的灵敏程度来分,瑕疵像元可以分为对射线响应过于敏感的像元和过度迟钝的像元两种.在探测器生成的原始图像上,可以很明显地看到星星点点散布着的亮点和黑点,甚至整条的白线或黑线,这些就是典型的瑕疵像元.从本质上讲,瑕疵像元是像元响应不一致性的极端情况,但由于其极端性,又不宜采取与响应不一致性相同的校正方法,故将其单独列出.由于上述原因,从探测器采集的原始图像一般不能满足实际检测的要求.因此,全面分析平板探测器自身影响输出图像质量的各种因素,在此基础上研究针对性的图像校准方法对原始图像进行处理,是实际检测过程中一个必不可少的环节.3　平板探测器的图像校准方法3.1　随机噪声的消除对于随机噪声,最有效的消除方法就是采用多幅图像叠加取平均值的经典方法[4].对均匀射线辐射探测器所获得的图像(由12bit 的图像采集卡获得,下同)进行分析,如图3所示,图3c 表示了去掉的随机噪声.通过多幅叠加,灰度标准差由33.83减小至30.74.由此可见,通过采用多幅平均的方法去掉随机噪声后,图像质量得到了提高,但通过16幅叠加取平均的方法去噪耗时太长.实验结果表明,4996第8期周正干等:X 射线平板探测器数字成像及其图像校准a 单幅图像某行的一段灰度曲线b 16幅图像叠加平均后与a图同位置的灰度曲线c a 图减去b 图的结果图3　随机噪声及其消除幅叠加处理后即可获得同16幅叠加处理大致相当的效果.3.2　偏置误差的修正在没有X 射线辐射探测器的情况下采集一幅图像,称之为暗场图像,它是探测器传感器阵列在无信号输入时的输出信号,包含了偏置误差的全部信息.偏置误差修正过程如图4所示.从图4a 可见,不同像元的偏置误差相差很大,且毫无规律可言.图4c 代表了偏置误差被修正后的结果.图4c 的图像质量较图4b 有了显著提高,灰度标准差由30.74降到18.88.3.3　像元响应不一致性校正由图4c 可见,经过偏置误差修正,该行的灰度曲线仍有较大的起伏,而且呈明显的分段特性,即该行可以分为灰度相差较大的几段,而整幅图像的灰度分布则呈现规则的柱状,如图5所示.这表明,还有严重影响图像质量的因素有待校正,这就是像元响应不一致性.为了对响应不一致性进行校正,首先需要掌握各点的响应特性,这就需要采集并分析校准图像.在实际工作中,分别在3种不同射线辐射状态a 暗场图像某行的一段灰度曲线b 均匀射线辐射下与a图同位置的图像灰度曲线c b 图减去a 图的结果图4　偏置误差及其消除图5　偏置误差校正后图像灰度拉伸效果下采集校准图像:①在没有X 射线辐射探测器的情况下获取一幅图像,前已提及,称为暗场图像;②在能使各像元和电子线路饱和的均匀X 射线照射探测器的情况下获取一幅图像,称为亮场图像;③在亮场图像所用剂量70%左右的X 射线均匀照射下采集一幅图像,称为中亮场图像.在采集校准图像时,为消除随机噪声的影响,一般应该采取多幅叠加取平均的方式.由前面对偏置误差的分析可知,这里的暗场图像实际上就代表了偏置误差.若用中亮场图像与暗场图像相减,得到的差值就是各像元在中亮场射线强度下的响应.同理,由于各种射线条件下得到的图像都包含了暗场图像所代表的偏置误差成分,所以任意两幅图像相减的结果,就是二者对应射线剂量的差值在各像元的实际响应.这样,利007北京航空航天大学学报 2004年用3幅校正图像,对于每一像元,都可得到一条灰度值随射线强度变化的响应曲线,也就可获得图像校正值随原始灰度值的变化曲线.图6为某点的灰度校正曲线,其中,横坐标表示原始灰度值P ,纵坐标对应校正输出Q .P d ,P m ,P l 分别代表该像元在暗场、中亮场和亮场图像中的对应灰度值.暗场图像像元灰度值的校正输出Q d 对应灰度0,亮场图像像元灰度值的校正输出则可以根据实际需要确定为某一恒定值,如像元灰度为12bit ,则Q l 取4095.中亮场的校正值Q m 可以根据暗场和亮场的对应值,结合射线强度差求得,或根据3幅图像的灰度均值用下式近似得到:Q m =P mm -P dmP lm -P dm ×Q l(1)式中　P dm ,P mm ,P lm 分别是暗场、中亮场和亮场图像的灰度平均值.图6　某像元的灰度校正曲线对于任意一幅需要校正的图像,校正值根据P 值与中、亮场灰度的对比关系,对应图6中分段线性校正曲线的上半段或下半段.实际利用下式计算:Q =P -P dP m -P d×Q m P <P mP -P mP l -Pm×(Q l -Q m )+Q m P >P m(2) 图7是图5对应原始图像经过不一致性校正后的结果,区域灰度标准差由39129降为27106,降低了3111%.图7　经像元相应不一致性校正后的图像314　瑕疵像元校正仔细观察图7,可以发现其中存在一些灰度值奇异点,这是受到前述瑕疵像元影响的结果.为对瑕疵像元进行具体界定,根据实验结果设定了一个灰度区间,若某像元P l 与P d 的差值落在该区间之外,则判定该像元为瑕疵像元.对瑕疵像元的校正采用邻域选择性平均法,即瑕疵像元的校正输出取其邻域中正常像元的灰度平均值;除非位于传感器阵列的边缘,每个像元有8个相邻像元.如果瑕疵像元的相邻像元中有3个以上是正常的,则相邻正常像元的灰度平均值可作为该瑕疵像元的灰度值;若相邻像元中正常的像元少于3个,则该瑕疵像元不能被校正,否则,图像有可能失真.综合运用上述各种校正方法,对某均匀射线照射图像进行校准,校准之后的图像灰度分布趋于平坦化,灰度标准差由39.29降到了19.24,降幅高达51.0%.4　结　论由于受到随机噪声、偏置误差、像元相应不一致性和瑕疵像元等各种图像降质因素的影响,从平板探测器采集的原始图像一般不能满足实际检测工作的要求.在全面分析各种图像降质因素的成因及特性的基础上,本文介绍了平板探测器数字图像校准的方法.利用本文介绍的图像校准方法,可显著改善平板探测器的图像质量,为后续的图像判读,以及其缺陷识别等工作奠定了良好的基础.参考文献(R eferences )[1]刘德镇.现代射线检测技术[M].北京:中国标准出版社,1999.240～251Liu Dezhen.M odern radiology techniques[M].Beijing :China S tan 2dard Press ,1999.240～251(in Chinese )[2]曹厚德.数字化X 射线影像技术的发展[J ].感光材料,1999,(1):31～34Cao H oude.Development of digital radiography[J ].Sensitive M ate 2rial ,1999,(1):31～34(in Chinese )[3]Reiff KJ.Flat panel detectors 2closing the (digital )gap in chest andskeletal radiology[J ].European Journal of Radiology ,1999,31:125～131[4]陈树越,路宏年.X 射线数字成像噪声特性及噪声消除方法研究[J ].无损检测,2001,23(1):9～14Chen Shuyue ,Lu H ongnian.Research on noise characteristics and noise depression in X 2ray digital radiographic system [J ].N onde 2structive T esting ,2001,23(1):9～14(in Chinese )107第8期周正干等:X 射线平板探测器数字成像及其图像校准。

数字化X射线影像检查技术成像质量与X射线摄影条件的探讨

数字化X射线影像检查技术成像质量与X射线摄影条件的探讨目的:通过计算机X成像与平板探测器X线成像的对比分析，从而了解数字化X射线影像检验技术成像质量和X射线摄影条件的关系，为今后的数字化X 射线影像检验技术的使用和X射线仪器的选择，提供科学有效的依据。

方法分别记录计算机X成像（computed radiografhy, CR）系统与平板探测器（flat panel detectors）数字X线成像系统分别在不同的剂量条件下成像质量，并进行对比。

结果在不同的剂量条件下，计算机X成像（CR）与平板探测器影像IQF值具有显著的差别，当曝光剂量在低剂量的情况下时，计算机X成像（CR）比平板探测器具有更低的IQF，差别有统计学意义。

结论计算机X成像（CR）成像质量更优于平板探测器，相比较之下CR更有利于检验结果的判断。

【关键字】数字化X射线影像；成像质量；X射线摄影条件数字化X线成像（digital radiografhy,DR）是将X线摄影装置或透视装置同计算机相结合，使X线信息由模拟信息转化为数字信息，形成数字化图像的成像技术［1］。

数字化X线成像（DR）可分为计算机X成像（computed radiografhy, CR）、数字X线荧光成像（digital fluorograghy,DF）和平板探测器（flat panel detectors）数字X线成像这三种。

目前基于平板探测器的DR系统具有更高的量子检出效率(DQE)［2］。

也就是说，对于平板探测器而言，计算机X成像（CR）具有更高的成像质量。

对X射线摄像影像技术也有着重要的作用。

1.方法1.1 X线摄影设备:在计算机X成像（CR）与平板探测器成像系统的对比试验的过程中，整个过程所使用的成像系统仪器均采用飞利浦CR进口X线机。

所使用的飞利浦CR进口X线机的主要参数为：像素矩阵为2560×3072，探测器有效面积为35cm×53cm，图像显示器象素矩阵为2560×2048，像素单元尺寸为13μm，焦点-探测器距离为180cm，X射线管焦尺寸为0.5mm，管电压为120kVp。

国内外X射线数字成像检测技术标准比对分析

国内外X射线数字成像检测技术标准比对分析发布时间：2022-06-08T10:43:49.339Z 来源：《福光技术》2022年12期作者：孙俊安雯雯朱卫明[导读] X射线数字成像检测技术是一种具有强大图像处理功能的检测技术，是图像处理技术与X射线技术的有机融合。

新疆科达同鑫检测技术有限公司新疆昌吉市 831199摘要：X射线数字成像检测技术是一种具有强大图像处理功能的检测技术，是图像处理技术与X射线技术的有机融合。

现如今，这一技术已经广泛运用于各个领域中，包括：工业生产制造、化工产品生产、建筑工程行业等，体现出无材料消耗。

储存便捷、效率较高、数字图像可交换等应用优势。

为了更透彻地发挥技术优势，本次对这一技术的标准条例进行对比分析，通过对我国、美国、欧洲国家与国际标准的比对分析，为进一步探索X射线数字成像检测技术标准体系建设提供借鉴。

关键词：国内外X射线；数字成像检测；技术标准；比对一、X射线数字成像检测技术标准“标准”就是指对某项具有重复性特征的事物作出的统一规定，也是经过多方面机构一致协商出的、对某事物的结果进行评价的依据，也可以理解为是生产实践中依靠经验不断总结与概括得到依据。

一般来说，标准可以分为管理标准、信息标准与技术标准。

本次比对的X射线数字成像检测技术标准属于典型的技术标准，是这一技术运用于无损检测中的依据，技术人员可以根据技术标准评价检测对象的质量，完成各项不同目标的检测过程，确保检测流程规范、检测数据精准。

二、国内外X射线数字成像检测技术标准（一）我国X射线数字成像检测技术标准关于X射线数字成像检测技术的标准体系，我国政府及有关部门从九十年代开始关注这方面的建设，并且根据工业生产实际情况及其需求，开始制定标准体系，具体包括：（1）GB/T19293-2003 对接焊缝X射线实时成像检测法；（2）GB/T 21356-2008 无损检测计算机射线照相系统的长期稳定性与鉴定方法；（3）GB/T26642-2011 无损检测金属材料九三级射线照相检测方法；（4）GB/T 23909.3-2009 无损检测射线透视检测金属材料X和咖玛射线透视检测总则。

放射科质量控制中数字影像的质量验证与性能升级

放射科质量控制中数字影像的质量验证与性能升级随着科技的飞速发展和医疗技术的进步，数字影像在放射科中的应用日益广泛。

然而，数字影像在质量上的保障和性能升级成为了放射科质量控制中亟待解决的问题。

本文将重点讨论数字影像质量验证的重要性以及性能升级的必要性，并提出改进措施，以提高放射科质量控制的效果。

一、数字影像质量验证的重要性数字影像质量验证是放射科质量控制中不可或缺的环节。

首先，准确的数字影像质量验证可以有效评估设备的性能是否达到标准要求，为医师提供可靠和精准的影像信息，有助于正确诊断病情。

其次，数字影像质量验证可以提前发现设备的故障或缺陷，并及时修复，避免因设备故障导致的误诊和延误治疗。

最后，数字影像质量验证的合格结果可以增强患者对医疗机构的信任度，提高医疗服务质量。

二、数字影像质量验证的方法为了对数字影像进行质量验证，可以采取以下方法：1. 图像质量评价：通过评估图像的分辨率、噪声、对比度等指标，确定图像质量是否达标。

可以使用图像质量评估软件进行分析，提供定量的评价结果。

2. 人工检查：由专业人员对数字影像进行目测，判断图像是否清晰、清晰度是否足够高、各部位是否能够区分等。

这种方法可以结合实际临床需求，更全面地评估数字影像的质量。

3. 比对分析：将数字影像与标准影像进行比对，检测是否存在差异。

可以使用同类设备拍摄的标准影像作为参考，进行定性的分析。

三、数字影像性能升级的必要性随着医疗技术的不断发展，数字影像的性能升级变得尤为重要。

一方面，数字影像性能的升级可以提高图像的清晰度和对比度，进一步提高诊断的准确性和可靠性。

另一方面，数字影像性能的升级还可以提高设备的稳定性和可靠性，减少设备故障和维护的次数，降低医疗机构的运营成本。

因此，数字影像性能升级是保障放射科质量控制的重要手段。

四、数字影像性能升级的措施为了提升数字影像的性能，可以采取以下措施：1. 软件升级：定期对影像设备的软件进行升级，以提升系统的功能和性能。

射线数字成像检测原理及应用

EMA超声技术工作原理
EMA设备图谱
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7
6
8
1-EMA-传感器；2-探测脉冲发生器；3-测量放大器和自动增益放大器；4.模拟-数字转换（ADC）部件； 5-微处理器部件；6-内存部件；7-指示部件；8-键盘。
高温EMA高温腐蚀检测仪设备
EMA高温探头
EMA探头主要由三部分组成：
X射线数字成像检测原理及应用
中国特检院压力管道部
2015-7-31
提纲
一、X射线数字成像检测二、X射线数字成像检测特点三、应用范围四、案例
1、X射线数字成像检测
X射线数字成像（DR）检测原理
射线透照被检工件，衰减后的射线光子被数字探测器接收，经过一系列的转换变成数字信号，数字信号经放大和A/D转换，通过计算机处理，以数字图像的形式输出在显示器上。
最大提离为6毫米；可应用于600℃高温管线残余厚度测量等；材质：碳钢、合金钢、不锈钢、铜、钛、铝等一切导体材料；检测速度快：800检测点/天；测量精度高：0.01mm;
测量注意事项
1、金属受热膨胀； 2、温度对声速的影响。一般来讲，碳钢膨胀系数为10-13 ×10ˉ6/℃；
不锈钢膨胀系数为14.4-16 ×10ˉ6/℃；合金钢受成分影响，膨胀系数的变化范围较大。温度的提高致使构建内部发生变化，因此声波的传递速度也随之变化。电磁超声是反射的纵波，而普通超声一般采用的横波，高温腐蚀检测仪采用是纵波，声速受材料影响较小。通过高温状态下的多次实验，同种材料受温度的影响，每升高55℃测量数据比实际值增加1%
(1)焊缝检测
焊接接头x射线成像
焊缝裂纹测量：利用灰度测量方法，可以对焊缝缺陷进行测量

射线数字成像技术发展

射线数字成像技术发展摘要：射线数字成像是一种先进辐射成像技术，是辐射成像技术的重要发展方向，该技术利用射线观察物体内部的技术。

这种技术可以在不破坏物体的情况下获得物体内部的结构和密度等信息，并且通过计算机进行图像处理和判定。

目前已经广泛应用于医疗卫生、国民经济、科学究等领域。

关键词：辐射成像射线数字成像1引言自德国物理学家伦琴1895年发现X射线以来，射线无损探伤作为一种常规的无损检测方法在工业领域应用已有近百年的历史，人们一直使用胶片记录X（γ）射线穿过被检物件后的影像，其中60多年来，则一直使用增感屏配合胶片来获取高品质的影像，曝光过后的胶片经过化学处理，产生可视的影像后，在观片灯上显示出来以供读取、分析及判断。

胶片-增感屏系统可使射线检测人员实现对影像的采集、显示和存储。

这种方法操作简单，产生的图像质量优异，功能效用全面，因此该技术在包括核工业在内的工业、医疗领域一直被广泛使用。

胶片照相法的不足在于检测周期长，因为需要暗室处理，检测周期在3～20个小时不等；大量底片造成保存上的困难，查阅不便；胶片成本高；曝光时间长；在大量的检测工作面前，需要大量人力资源；底片难以共享，某些焊缝底片在需要专家共同研讨评定时，该弊端特别明显；不利于环境保护等。

无法满足目前工业化生产和竞争日益激烈的需要。

随着科学技术和设备制造能力的进步，例如电子技术、光电子技术、数字图像处理技术的发展；高亮度高分辨率显示器的诞生；高性能计算机/工作站的广泛应用；计算机海量存储、宽带互联网的发展，使得数字成像技术挑战传统胶片成像方式在技术上形成可能。

以射线DR、CR和CT为代表的数字射线成像技术，结合远程评定技术将是无损检测技术领域的一次革命。

数字射线照相技术具有检测速度快，图像保存方便，容易实现远程分析和判断，是未来射线检测发展的方向[1]。

2 射线数字化图像基本概念2.1 数字图像概念数字图像[2]（digital image）是传统X射线与现代计算机技术结合的产物。

X数字射线成像技术检测成像质量问题及对策探讨

收稿日期：２０１３— ００７—１１
作者简介：
李波（１９７０），男，本科，高级工程师，现从事电网检测技术工作。（本文责任编辑：巫婵娟）
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｏｆＸｄｉｇｉｔａｌｒａｙｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｔｅｓｔｉｍａｇｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ
数字底片上的边蚀现象，造成结构轮廓失真变
形，影响对数字图像的评定。所以，解决这一不利因素的手段要求拍摄时控制散射线水平；另一个不利影响是使用的射线机，造成影像模糊不清，层次感不强，
要在软件中全灰度观察，而避免采用软件优化计算后给出的单一结果作为最终评定结果。
结论（３）：大厚度结构件数字射线透照时，由于散射线的影响会产生厚壁与薄壁过渡部位在
ｌｓａａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ｔｈｅｅｘｅｒｐｉｍｅｎｔｌａｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｄｅｔｈａｔｉｔｗａｓｍｏｒｅａｄａｐｔｅｄｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈｏｏｔｗｉｔｈｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｌｉｔｔｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｖａｒｉａ－ｔｉｏｎ，ａｎｄｓｏｌｖｄｅｈｅｔｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｂｉｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈｏｔｈａｄｂａｄｉｍａｇｉｎｇｕａｑｌｉｔｙｂｙｌａｄｄｅｒｇｒａｙｅｖｌｕａａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｘｄｉｇｉｔａｌｒａｙｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙ

数字射线实时成像检测技术研究

数字射线实时成像检测技术研究赵远;岳庚新【摘要】以数字射线实时成像技术为研究对象，对透照厚度、一次透照长度、动态范围和图像分辨率等方面进行了系统研究。

结果表明：通过改变透照工艺参数，被检工件在探测器成像范围内均能清晰成像，仅需保留成像效果相对较好的区域，对其进行裁剪作为检测结果，且宜选用低电压、高电流以提高图像的清晰度；DR （digital radiography）技术的动态范围较高，但其检测图像的分辨率低于普通X射线底片，可通过软件改变图像的锐度，从而提高图像的清晰度。

%With digital radiography real-time imaging technology as the research object, the transmission thickness, once-through penetration length, dynamic range and image resolution were systematically studied. The results showed that workpiece can clear imaging within the scope of the detector imaging by changing the transillumination process parameters, just need to keep the imaging effect better area to cut as the test results, suitable for use of low voltage and high current to improve image clarity;the dynamic range of DR technology is higher, and the image resolution of DR is lower than normal X-ray film, but its image sharpness can be changed by software to improve image clarity.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P33-36,40)【关键词】检测;DR;数字射线;实时成像;动态范围【作者】赵远;岳庚新【作者单位】天津诚信达金属检测技术有限公司，天津 300384;天津诚信达金属检测技术有限公司，天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TG411.7DR （digital radiography）技术也称数字射线实时成像技术，因其探测效率高、辐射剂量小、成本低等诸多优点成为未来射线检测技术的发展趋势[1-2]。

X射线安检系统中像素信号不一致性校正

X射线安检系统中像素信号不一致性校正第29卷第1期2006年3月电子器件chiI精eJournalⅨElectronDevicesV01.29No.1Mar.2006InconsistencyCorrectionofPixelSignalinX-RaySecurityInspectionSystemDAY ah,ZHUWei,SHIXiao-jUTI,DUGuo-liang(DepartmentofElvctronies,SotMhe.astUniversity,Nanjing210096.China) Abstract.TheinconsistencycorrectionofpixelsignalisoneimportantmethodtOachievehig hqualityim-age.Analyzedthecauseofinconsistencyofpixelsignalsystematically,correctionforpixelsi gnalwithsoftwareaccompanyingwithhardwareisapplied.Aftercorrectionthehorizontalstriationsar eelinatedandtheimageisuniformandclear.ThecorrectiontechniquesprovetObeefficientandeasilya chievableinpractice.Keywords.detectorarray;pixelsignal;inconsistency;correctionEEAoC:7450X射线安检系统中像素信号不一致性校正达炎,朱为,史小军,堵国梁(东南大学电子工程系.南京210096)摘要:对像素信号不一致性进行校正是x射线安检系统中获得良好图像质量的重要保障之一.从系统角度分析像素信号不一致性产生的原因.提出硬件校正辅助软件校正的方法并进行了相应的实验.实验结果表明.经过软硬件校正后的图像清晰均匀.水平条纹基本消失.这种校正方法在X射线安检系统中是有效的.可以在工程实践中推广使用.关键词:阵列探测器f像素信号l不一致性l校正中固分类号:0766.3文献标识码:A文章编号:1005-9490(2006)01-0149-03利用X射线技术的X射线安检系统已经成为海关,机场,铁路及公路等交通运输出入口处安全检查的必备设备.安检系统的成像质量直接影响到检测效果,成像不清晰将带来重大的安全隐患.针对像素信号不一致性引起水平条纹的根本原因,本文介绍采用软件校正和硬件校正相结合的方法来消除水平条纹,提高成像清晰度.1安检系统的结构及成像原理安检系统结构见图l.其主要结构由X射线源,阵列探测器,前置放大电路,后置放大电路,信号采集电路,计算机显示等六个部分组成.掇嗣罄元】前放电路1探捌器元n前放电图1安检系统框图安检系统中一般采用轫致辐射源(直线加速器)作为X射线源.工作电压为140kV的X射线发生器发射出圆锥形x射线束,该射线束经过准直器调整为6O.的扇行平面射线柬后照射到探测器上.阵列探测器中的探测器元是一种闪烁体探测器,它是通过电离辐射刺激晶体发光而工作的.闪烁体探测收稿日期:2005-07-04作者筒介:达炎(198l-),女,硕士研究生,主要从事电路与系统设计,dayandouhle~163.coin;朱为.男.副教授.硕士生导师.主要从事电路与系统设计,史小军.男.教授.硕士生导师.主要从事电路与系统设计l 堵国粱.男.副教授,硕士生导师.主要从事电路与系统设计.150电子器件第29卷器由闪烁体,光电倍增管和电子学测试仪器三部分组成.闪烁体和光电倍增管构成了闪烁体探测器的探头部分,它在很大程度上决定了闪烁体探测器性能的好坏.闪烁体可以是有机物或无机物,在研究过程中我们选用无机物CsI(T1)作为其闪烁体.X射线束进入闪烁体物质,刺激其发光产生可见光子.光电倍增管将光子能量转化为电流信号.前置放大电路采用高阻V变化技术将各探测器元的输出微弱的电流信号转化为较大的电压信号.后置放大电路继续放大电压信号,最后采集电路将这些模拟信号转化为数字信号,并传送给计算机进行软件处理.各探测器元的输出信号反映了所在位置X射线的辐射强度,它与射线到达该处所经路径上的物体有关.因此,阵列探测器的输出信号反映了当时射线柬穿过物体中物质的分布状况.通过计算机软件实时处理后,在屏幕上将显示为一条像素线,借助于拖动装置使物体匀速通过射线束,计算机顺序地把一条条像素线显示出来,构成一幅二维扫描图像.2引起像素信号不一致性的因素像素信号的不一致性主要由以下几个方面因素造成;(1)X射线束空间分布的不一致性直线加速器X射线源具有辐射能量高,穿透力强和安全性高的特点.但是它产生的X射线扇行束流的空间分布是不均匀的,一般扇面中间强度高,两边强度低.这种空间上分布的不均匀,造成探测器所处的辐射背景不同.为了使照射面内辐射水平差异不至太大,在工程实践中通常限定照射面的张角不能超过=t=30..即使如此,照射面的辐射水平也不一样,而且X射线在透射客体时会发生能谱硬化I-1]现象,所以X射线束空间分布必定存在不一致性.(2)探测器元的不一致性[2阵列探测器一般由数百乃至上千个探测器元组成,二维扫描图像中每个像素的灰度值就是通过不同的探测器元在不同的时刻获得的.探测器元中闪烁体csI(T1)是铊激活的碘化铯闪烁晶体,它的性能与闪烁体内激活剂(T1)的含量,分布及晶体的透明度有关,这就造成了探测器元闪烁体的不一致.光电倍增管由光敏阴极和倍增系统组成.光敏阴极将闪烁体内产生的荧光光子转化为光电子.倍增系统在电场作用下通过联极的次级发射,将来自光阴极的光电子数目成倍地增加.由于这两次转化效率的不同,造成光电倍增管的不一致性.(3)各探测器元与射线源相对位置的不一致性各探测器元与射线源相对位置的不一致性包括距离和角度两个方面.由于安装和加工的误差,这种不一致性不可避免.探测器和放射源位置的不一致性会导致入射到各探测器元辐射强度的不一致性.(4)放大电路的不一致性每个探测器元都有自己独立的前放电路和共用的后放电路,而构成电路的电子器件在工作时性能会有差异.所以即使入射辐度一样,穿透的物体一样,系统的各路输出也不可能完全一样.系统像素信号的不一致性会导致扫描图像出现水平条纹,影响检测效果.3校正的原理和实现3.1软件校正为了减小安检系统中诸多不一致性对扫描图像质量的影响,可以使用软件法校正,它应用简单方便,一定程度上能减小扫描图像出现的水平条纹.理想情况下每个探测器元的响应度与射线照射到探测器焦平面上的辐射功率有关,且呈线性.探测器响应方程为[3-i:Vi=Ri×+i(1)其中:为射线照到探测器焦平面上的辐射功率,Ri为探测器响应度,i为无射线照射时探测器输出的零点信号,Vt为此探测器的输出信号.各个探测器元的R;和t的不同造成了探测器响应的不一致,也就导致了像素信号的不一致.像素信号不一致性的本质是探测器响应曲线的斜率和截距不同,对系统来说就是增益与零点的不同,为此必须对零点校正和对增益归一化.零点信号是叠加在信号之上的,因此在校正时,应该先从输出信号中将其扣除,这就是零点校正.对增益归一化就是各路探测器元在输入信号相同的情况下,把各路扣除零点后的输出信号归一化为统一的输出信号.软件校正的具体算法如下:(1)生成增益归一化的零点数据和校正参数在无射线照射时,测量探测器的输出,即零点数据;[1]～V o;[,z](其中,z为图像高度,也就是探测器元的数目).然后在没有物体的情况下,让射线照射探测器,测量空载数据Vj[1]～Vi[],然后得到:]===簧其中:,;为各探测器元空载数据和零点数据的均值,司为第,z点的校正参数.第1期达炎,朱为等:X射线安检系统中像素信号不一致性校正151 (2)进行像素灰度校正校正方程为:Il1Trr1[71];;(3)意LJ其中:Vr[,z]和[,z]分别为校正前后第竹点探测器的输出信号.对原始图像的每个像素逐列校正,即可消除像素信号的线性不一致性,改善图像质量.3.2硬件校正即使X射线分布一致,射线行径路径上的物体完全一样,经过软件校正后的扫描图像还会是不均匀的.因为每个探测器元像素信号的动态范围(空载数据减去零点数据)是不一样的,那么经过衰减后的探测器元的输出就不一样,用软件校正无法消除这些固有的差异.为了获得更好的图像效果,必须进行硬件校正.而且软件校正是在计算机中进行的,需要消耗一定的机时,这对实时显示扫描图像提出更高要求,而硬件校正无需消耗机时.图2是在东影公司E~5030型单能量X射线安检系统设备上进行实验时采用硬件校正的系统框图.EI-5030系统中采用工作电压为140kV的X射线发生器和单能量CsI(T1)晶体探测器.为了使每个探测器元所对应的动态范围一致,在原有的电路基础上增加零点控制和增益控制电路.图像数据图2采用硬件校正的系统框图零点控制采用加法电路,增益控制采用程控增益电路.每个探测器元分别对应一个零点修正值和一个增益修正值,这些修正值存储在FLASH芯片内.由FPGA产生地址信号和控制信号,读取各探测器元相对应的修正值,由增益控制电路,零点控制电路和放大电路对原有探测器输出进行校正.然后进行A/D转化,输出数字信号由FPGA处理后,输出图像数据到计算机.硬件校正的基本步骤; (1)零点修正值的设定在无X射线照射时,先设定探测器零点数据为^,增益为1,然后采集实际的零点数据.假设采集到的第点零点数据为,z,那么第,z点的零点修正f一一lt.(2)增益修正值的设定'先设定探测器增益为1,零点数据为步骤(1)中得到的零点修正值,在没有物体的情况下,射线照射探测器,获得空载数据.假设第,z点的空载数据为In],用A/D芯片的满量程输出数据除以[,z],得到的值就为第,z点的增益修正值.(3)采集数据进行传输在采集像素信号时,根据各探测器元点号从FLASH中读取其相应的零点和满度修正值,实时校正像素信号.像素信号由FPGA处理后,传送给计算机.在X射线安检系统中,要求数据实时采集,而探测器元数目较大,所以设计中分配给每个探测器元的采集时间大约只有7s.对放大电路而言,何时对每个探测器元进行零点和增益修正以及每次校正修正值大小的确定是最难解决的问题,在实践中需要对FPGA输出的控制信号进行反复优化.4校正效果与结论图3,图4和图5都是在EI一5030安检系统设备实验得到的扫描图像.图3是未经任何校正的扫描图像,其中出现严重的水平条纹,导致图像整体偏暗,几乎无法看清射线束照射物体后的成像细节.图4是在图3的基础上采用3.2中式(2),(3)进行软件校正后得到的扫描图像,水平条纹基本被消除,但是图像整体还是不够均匀.图5是采用含硬件校正电路的采集电路获得的数据,并进行软件校正后得到的扫描图像.对比图3,图4和图5不难发现,采用硬件校正辅助软件校正之后,水平条纹基本消失,图像更加清晰均匀.因此在X射线安检系统中,采用上述软件和硬件相结合的校正方法是有效并切实可行的,可以在以后的工程实践中推广使用.薹图3未经任何图4软件校正图5软件和硬件校正的扫之后的扫校正后的扫描图像描图像描图像参考文献:[1]刘恩承.x射线遗槐ICT中能谱硬化的校正研究[J].CT理论与应用研究.1999.1(8);32-35.[2]RJ奥赛夫.棱辐射探测器人门[Ⅳ口.北京t科学出版社.1980.4.[3]安继刚等.钻-60数字辐射成像集装箱检测系统[M].北京t清华大学出版社.2004.4.[43康克军.刘胤兵.陈志强.集装箱检查系统中的阵列探测器校正[J].清华大学.2002.42(5)l573—575.。

高速飞行器多站红外辐射测量数据不一致性分析及解决方案

高速飞行器多站红外辐射测量数据不一致性分析及解决方案禄晓飞;谌廷政【摘要】The high-speed aircraft flies in atmosphere for a long time andthe friction between aircraft and air makes huge thermal energy. Measuring the infrared energy of high-speed flying aircraft to verify the design of heat protection system is the hot topic. Generally many infrared optic systems at different locations are applied to measure infrared energy of the same flying aircraft, but the results of these infrared optic systems are not consistent. This paper firstly analyzes the characteristics of high-speed flying targets imaging, then points out the reasons which make the inconsistent results, such as infrared energy of targets is relevant with the direction of infrared emission and the optical system can only receive infrared energy within specific bandwidth. Then the methods dealing with inconsistent results of different bands of one infrared optical system are proposed, which includes computing calibration data, finding dead pixels, delimiting stray energy of background and reflected energy of sun and earth by the aircraft. Finally, the methods of analyzing the inconsistent results of different infrared systems and field experiments for verification are proposed.%高速飞行器在大气层内长时间飞行，与空气摩擦生成几千度高温，研究其红外辐射及热防护效果是当前的热点。

X射线管屏数字成像的研究与分析

X射线管屏数字成像的研究与分析文章从管屏数字成像原理、设备主要构成、设备参数选择和实际测试等方面介绍了管屏数字成像。

并通过实际参数实验将X射线管屏数字成像设备的成像质量调整到了最佳状态。

标签：X射线；数字成像；设备1 管屏X射线数字成像设备主要工作原理X射线数字成像是以数字化的面阵探测器作为X射线的信号检测器，该种探测器的外层是对X射线光子具有高吸收率的晶体屏，它吸收X射线并转换成可见光；转换的可见光信号再由非晶硅光电二极管转换成电荷；形成的电荷经过不断积累最后由薄膜晶体管TFT集成电路读出，并完成模拟信号到数字信号的转换。

外层的光子转换屏越厚，转换的可见光就越多，但同时系统能够记录的最小细节尺寸会随之增大；光电二极管的间距被叫做数字图像的像素间距，间距越大，电荷转换效率越高，但它又限制着系统能够辨别的最小细节尺寸，过大的像素间距会导致一些细小特征无法成像或辨认。

2 管屏X射线数字成像设备构成2.1 X射线机采用高频率、高稳定的微处理器控制的恒压320kV X射线机系统。

配COMET 金屬陶瓷MXR-320kV/23 X射线管，其双焦点 1.0/0.4mm，焦点功1800W/800W，最高工作电压320kV，管电压50～320kV连续可调，自动恒功率操作。

其特点：工作频率40KHZ，抗干扰，纹波小，高稳定性连续工作时间长等优点。

2.2 图像系统采用美国珀金埃尔默XRD 0822AP平板X射线探测器，具有88 d B的动态范围以及高达每秒100帧的帧频（fps）、具有多种读出方式。

探测器适用从60kev-15MeV的宽泛的射线能级并可选配多种射线防护及闪烁体。

图像亮度和对比度连续可调并能够充分满足图像观测要求。

二套光栅分别安装在X射线管和平板探测器上，其中X射线管前的光栅是气动控制光闸，为的是进管时保护平板探测器不受射线直接照射；而平板前的光栅是电动控制光闸，且水平方向的上、下和垂直方向的左、右均可实现分别单独控制，为的是更好的屏蔽部分图像系统的输入屏，使局成像清晰准确，从而提高成像的质量。

两种数字化X射线摄影技术影像质量与成像剂量的比较

两种数字化X射线摄影技术影像质量与成像剂量的比较摘要：目的：探讨两种数字化X射线摄影技术影像质量与成像剂量的临床效果。

方法：选取直接数字化X射线摄影（DR）系统和计算机X射线摄影（CR）系统，采用对比度-细节模体获得不同摄影类型的影像，对每次曝光时体膜表面吸收剂量进行详细记录，由4位观察者在图像诊断工作站显示器上对获得的影像进行评估，计算影像质量表征因子（IQF）值，对比分析两种数字化X射线摄影技术影像质量与成像剂量。

结果：对于CR系统和DR系统，不同成像剂量的情况下，影像质量表征因子（IQF）值有显著性差异（P<0.05），影像质量均与剂量呈正相关；DR系统的IQF值显著低于CR系统（P<0.05）。

结论：直接数字化X射线摄影（DR）系统对于低对比度组织细节的检测效果优于CR系统，在获得同样影像信息的情况下，DR系统能有效降低患者的吸收剂量。

关键词：数字化X射线；影像质量；成像剂量[Abstract] objective：to study the two types of digital X-ray photography image quality and imaging dose of clinical effect. Selection methods：direct digital X-ray photography（DR）system and computer X-ray photography（CR）system，details the contrast - die bodies for different types of images of photography，on each time exposure membrane surface absorbed dose in detail records，from the four observerin image diagnostic workstation to evaluate the image on the display，image quality characterization factor（IQF）was calculated，the comparative analysis of two kindsof digital X-ray photography image quality and dose. Results：for CR and DR system，under the condition of different dosages imaging，image quality characterization factor（IQF）values have significant difference（P < 0.05），the image quality are positively correlated with the dose；DR system of IQF value significantly lower than that of CR system（P < 0.05）. Conclusion：the direct digital X-ray photography（DR）system for low contrast the details of the testing effect is better than that of CR system，under the condition of the same image information，the DR system can effectively reduce the absorbed dose of patients.[Key words] digital x-rays；The image quality. Imaging dose随着影像学的不断发展，直接数字化X射线摄影（DR）系统和计算机X射线摄影（CR）系统在临床上得到了广泛的应用，在医疗技术不断发展的情况下，许多X线检查系统在逐渐由CR摄影系统向DR摄影系统转变[1]。

x射线光谱峰值位置与标准数据不符的可能原因

x射线光谱峰值位置与标准数据不符的可能原因
X射线光谱是一种常用的材料分析方法，其原理是利用X射线在物质中的作用，观察物质的元素成分及其化学状态。

X射线光谱图中的峰值位置是区分元素种类和确定其化学状态的重要指标。

但在实际应用中，我们可能会发现某些峰值位置与标准数据不符，可能的原因如下：
1. 校准不准确：X射线光谱分析需要进行仪器校准，若校准不准确，则会导致峰值位置偏移。

校准不准确可能是由于仪器不稳定、设备老化等原因引起的。

2. 样品制备不当：样品制备时可能存在化学反应、物理变化等影响，导致峰值位置偏移。

例如，样品与基体的比例不当、样品未研磨细致等因素都会影响峰值位置的准确性。

3. 数据处理错误：X射线光谱数据处理是一个复杂的过程，若处理时出现错误，则会影响峰值位置的准确性。

例如，峰值位置的测量方法、数据处理的算法等都会影响结果的准确性。

4. 样品成分异常：有些元素可能存在多种化合态，导致同一个元素的峰值位置发生偏移。

此外，样品中可能存在未知的杂质或非特定化合物，也会影响峰值位置的准确性。

综上所述，测量X射线光谱时，需要考虑多种因素，包括仪器校准、样品制备、数据处理等，才能获得准确的峰值位置。

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关于医用数字摄影(CR、DR)系统X射线辐射源的检定结果不确定度的讨论

关于医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源的检定结果不确定度的讨论摘要：本文是关于医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源检定结果的不确定度做出讨论。

医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源作为目前较为常用的影像医学检查设备，因其具有无创、密度分辨率高和可重复检查等优点，已成为临床常用的影像检查方法，其量值的准确与否直接关系到患者的生命安全和健康。

因此，为了保证该医疗器具的影像质量和计量性能，使患者能够准确、可靠、有效、安全的获得检查结果，依照国家计量检定规程JJG1078-2012，建立计量标准，用于检定医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源。

医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源的本征计量特性是分辨力，决定分辨力的因素是射线束的质和量以及焦点面积，而射线的质和量同时又是损害人体的因素。

因此检定的根本目的是保证人体吸收的X射线量满足防护条件的同时，分辨力能满足医疗诊断的需要。

检定方法是在规程要求的各种功能技术条件下，检测仪器的射线质、量、焦点面积，并判断是否符合规程的要求。

本计量标准由X射功线多能质量检测仪、分辨力测试卡、DR检测板等设备组成。

这种方法是一种非接触式的测量，并且测试精度高，测试结果可靠。

基本测量原理如下图：医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源空气比释动能测量结果的不确定度评定1 测量过程概述（1）测量依据：JJG1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源检定规程》。

（2）测量环境条件：温度（15~25）℃，相对湿度 40%~75%。

（3）测量标准：X射线机多功能质量检测仪。

（4）被测对象：医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源空气比释动能。

（5）测量方法：采用直接测量的方法，即把X射线机多功能质量检测仪放于射线照射野中心规定的位置上，依据JJG1078-2012中7.1.2所示方法，将医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源在一定的电压和电流下曝光。

射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正

射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正第32卷第5期2005年5月光电工程Opto-ElectronicEngineering,,01.32.NO.5May,2005文章编号:1003—501X(2005)05—0042—04射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正程耀瑜,李永红,张丕壮,郭洁(仪器科学与动态测试教育部重点实验室(中北大学),山西太原030051)摘要:图像高低频畸变(即不均匀)会导致射线数字检测系统检测灵敏度的下降和误判,而造成畸变的原因是系统中射线源强度分布不均匀,闪烁体屏发光不均匀,镜头渐晕,科学级CCD暗电流和光响应不均匀.在此分析的基础上提出了一种校正方法,该方法利用实验得出校正矩阵,通过软件校正,先校正CCD暗电流和光响应不均匀性,再对其它三个因素合并校正.在便携式x射线源下,对三号透度计在l5mm均匀钢板上的图像进行了校正实验,结果表明,灵敏度由校_rE前的l67%提高到1.33%,图像不均匀性得到明显改善,空间分辨力大于35lp/mm.系统具有检测灵敏度高(1.5%)和适应射线能量范围大(50keV-15MeV)的优点.关键词:射线数字成像;非均匀性校正;CCD相机;暗电流中图分类号:TH76文献标识码:AAnalysisandcorrectionfornon-uniformityofadigitalradiographicapparatusCHENGY ao-yu,LIY ong-hong,ZHANGPi-zhuang,GUOJie(Ke),LaboratoryofInstrumentScienceandnamicMeasurement, NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Highandlowfrequencyaberration(i.e.,non-uniformity)ofanimagewillleadtored uction ofinspectionsensitivityandfalseconclusionforadigitalradiographicapparatus.Reasonsfor inducingaberrationscomefromnon-uniformityofradiographicsourceintensitydistribution,light non.uniformityofscintillatorscreen,lensvignetfiag,darkcurrentandlightresponsenon.unif ormityofscientificgradeCCDcamera.Basedontheanalysis,acorrectionmethodisproposed,bywhic ha correctionmatrixisobtainedbyexperimentsandimageiscorrectedthroughsoftware,theCC Ddarkcurrentandlightresponsenon-uniformityarefirstlycorrected,threeotherfactorsthenbycoal itioncorrection.TheafterandbeforecorrectionimagesofNo.3transmissometer(GB4730)attach edon15mmuniformitysteelplategainedbyportableX-raysourcearegiven.Theresultsshowthatthesens itivityhasbeenimprovedfrom1.67%beforecorrectionto1.33%andtheimagenon.uniformityhasb eenobviouslyimprovedwithaspatialresolutionmorethan3.51p/rnm.Thesystemhasadvantage sofhighinspectingsensitivity(1.5%)andsupportinglargerayenergyrange(50keV-15MeV). Keywords:Digitalradiographicimaging;Non—uniformitycorrection;CCDcameras;Darkcurrents1基于科学级CCD相机的工业射线成像系统简介在射线无损检测领域,数字图像射线检测技术是新技术和发展趋势.目前,应用和研究较多的是基于影像增强器和CCD相机或平板式探测器组成的数字成像系统.这两种系统主要用于低能x射线源(450kV收稿日期:200408—25:收到修改稿日期:?0()50卜l?基金项目:山西省科技攻关项目(99102I)作者简介:程耀瑜(1966一),男(汉族),山西平遥人,副教授.博士,主要从事无损检测信息处理技术研究和系统开发工作.E—mail:chengyaoyu66@I63COIll.程耀瑜等:射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正43射线源以下)检测系统,前一种系统成像质量较差且对x射线源要求高,后一种价格高.为了解决大中型构件下高能x射线(大于1MeV)数字成像以及为工业领域提供价格较低的高性能数字成像系统,作者提出并研制了一种新型的基于单晶闪烁体转换屏和科学级制冷CCD相机为主的开放式射线数字成像系统…,系统组成方框图如图1所示,详见参考文献【2】.(国外采用光锥直接耦合到工业CCD相机的方法).闪烁体转换屏的作用是把透过被检工件后的射线分布转换为携带了工件内部信息的可见光图像,反射镜(45.反射镜)的目的是把可见光图像反射到CCD相机中,而透过转换屏的残余射线能够直线穿过反射镜,避免射线对相机的损害和引起图像噪声.由于转换后的图像为微光图像,采用动态范围大,噪声小,像元多且一致性好的制冷科学级CCD相机长时间曝光的方法获取图像,即慢扫描成像,该方法类似胶片成像(时间比胶片成像短).和射线图像增强器成像系统相比,可大大减小射线起伏和电子增强组成的图像噪声.而且该系统可在低能,高能x射线及丫射线下使用,扩大了应用范围,且具有价格低,性能指标高的优点.2系统成像不均匀性影响因素分析系统研制成功后,通过实验可知,本系统原始成像质量ScintillationI-JRenect.rComputerandimagey,creellIprocesssystemI}LenslandscientificgradeCCDcanleraL—_-j图1射线数字成像仪组成方框图Fig.1Illustrationofthedigitalradiographicapparatus并不很高,如图2是均匀钢板的图像,从图像上可看出本应灰度均匀的图像,却出现具有高频和低频性质的噪声,这种图像畸变会造成检测灵敏度下降和误判.经过仔细分析和大量实验,主要有以下几种因素.2.1射线源强度分布的不均匀射线源输出射线是锥束,中心强度大,周围强度小,对于固定的射线源,其分布是固定的,所以可以校正,它表现为低频不均匀性,使中心图像亮度高于周围亮度,影响程度与射线源及成像几何条件有关.2.2射线转换屏射线晌应的不均性通过对射线转换屏多方面因素的考虑和调研,转换屏采用csI(T1)单晶闪烁体….射线转换屏是成像的一个关键部件,其成像特性与工艺,射线硬度等有关,但其不均匀性是工艺本身固有的,所谓不均匀性是指转换屏不同位置对相同强度的射线的响应效率的差异性.图2中呈现出的一种斑状亮块(或暗块)和线状亮线(或暗线)就是由于屏制造时掺铊不均匀图2均匀钢板的成像图Fig.2h'nageofauniformsteelplate及工艺缺陷造成的,成像后图像特性是固定的,所以只要屏和CCD相对位置不变,可以校正.2.3光学系统渐晕效应光学系统主要包括45.反射镜和镜头.反射镜是平面镜,所以其插入光路不会加大物镜的渐晕.物镜会造成渐晕效应,即在物面亮度均匀的情况下,成像后轴上点亮度最大,越远离轴区域成像亮度越低,称为"光晕"或"渐晕",这是几何光学成像的基本知识,主要是镜头本身的参数决定的.对射线成像的影响和2.1的锥形射线情况相类似,所以图像中心亮,边上暗的现象是由这两方面综合的结果.2.4科学级CCD相机不一致性分析为了节约成本和满足射线检测长线传输图像的要求,本系统中的科学级CCD相机是作者在购买科学级CCD基础上研制的,但具有通用性.2.4.1CCD暗电流的不一致性6050403020l00200400600800l0O0pixie图3暗电流图像第300行的灰度曲线Fig.3DarksignalimagegrayseaIecurve0f300'uline由于本系统需较长时间曝光(一般为几十秒以上),CCD暗电流的作用必须考虑.CCD暗电流指在无光照情况下,积分一定时间后产生的载流子形成的暗信号,暗电流是器件本身产生的,大小与CCD及芯片温度有密切关系,所以相机采用制冷到一2O℃到一40~C左右温度工作.从影响成像质量来说,主要关心的是暗电流的不一致性,即各个像元之间在相同积分时间内形成的暗电荷的不一致性.由于CCD制作工艺44光电工程第32卷第5期的限制,使各个像元特性有所区别,理论和实践可知,暗电荷的不一致性表现为"固定尖峰噪声"特性,即有些像元的暗电流特别大,在图像上表现为"白点"噪声(即高频噪声),如图3所示是多幅叠加平均后的暗电流图像中第300行的灰度图(叠加平均的目的是大大减小随机噪声).通过理论和实验分析可知,暗电流不一致性是固定的,所以可以校正.2.4.2CCD像元光响应不一致性分析像元光响应不一致性是指在均匀光照下,各个像元响应灵敏度的不均匀程度.尽管科学级CCD在工艺上控制响应不一致性,但在高精度成像中,由干这种不一致性可能淹没信息.它是CCD的重要指标,造成不一致性的原因是CCD制造工艺.一般定义为:在均匀光照下,平均输出电压等于1/2饱和电压时,则不一致性用(1)式衡量c%)=±AV㈩式中n为有效像元数,为第i个像元所对应的输出电压,,,为n个像元(即所有像元)输出电压的算术平均值,通常取和Vi中绝对值最大者进行计算,以表示该器件的最大不一致性.实验证明不一致性表现为高频和低频噪声.2.5随机噪声与散射线对CCD造成的噪声影响本系统中图像的随机噪声,主要是由干电路随机噪声造成的,包括CCD读出电路,信号处理电路,A/D转换电路等,这种噪声是随机的,可通过多幅迭加的方法减小.尽管系统中采用45.反射镜及CCD相机射线屏蔽保护,但不可避免地会有一些散射线照射到CCD上,通过理论和实验分析可知,这样会造成"白点"的随机噪声,而且影响严重,甚至会损坏CCD,这种噪声没有规律且危害大,所以仍然需从系统结构和屏蔽上想办法.3系统不均匀性校正方法研究和校正结果3.1校正方法图像以矩阵形式表示,从数学角度看,暗电流是加性的,而其它是乘性的.造成一幅图像的不一致性有随机噪声,CCD暗电流和光响应不一致性,镜头渐晕,屏的不一致性,射线源的射线分布不一致性几种主要原因.除第一种外,其余几种有固定特性,对固定的系统可利用实验方法得出校正矩阵,然后可利用软件校正方法减小不均匀性噪声.需要研究校正方法和顺序问题.3.1.1首先考虑随机噪声散射线造成的噪声危害很大,需在结构和屏蔽上想办法减小,无法用软件校正,以下校正认为已经不存在散射线噪声.电路随机噪声采用多幅迭加平均的方法减小,所以无论是求暗电流校正矩阵,还是其他校正矩阵,首先是要在尽可能减小电路随机噪声下求之.3.1.2CCD暗电流不一致性校正每一幅图像都包含暗电流图像,暗电流与镜头,屏,射线源无关,所以首先应校正暗电流.多幅相同时间内的暗电流图像(盖上镜头)叠加平均得到的图像矩阵除以曝光时间就可认为是单位时间暗电流校正矩阵,记为矩阵.在光照下t时间获取的图像减去?,就得到暗电流校正后的图像. 3.1.3CCD光响应不均匀性的校正矩阵在获取CCD光响应不均匀性图像时,不能有镜头,屏,射线源的影响,所以要去掉镜头,用均匀光照射获取Ⅳ幅图像平均,然后进行暗电流校正后得到Q(i√),归一化就可获得光响应不一致性校正矩阵为H(ij)=Q(ij)/q,其中q为图像Q(i,j)各像元平均灰度值,用日表示光响应不一致性校正矩阵.3.1.4其他三个因素合并校正镜头渐晕与屏的远近有关,屏的不均匀性与射线能量(硬度)有一定的关系,射线源造成的不均匀与射线源和屏的相对位置及射线源本身都有关,当系统确定后,三个因素的影响和相互关系就确定了.为了简单和具有通用性,可在系统确定后,求得三个因素合并校正矩阵.固定系统,获得t 时间的Jv幅图像,首先求得叠加平均后的图像Jp,,然后进行CCD暗电流和光响应不一致性校正,得到图像2005年5月程耀瑜等:射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正45P2=(PI?M-t)xI/H,设P2是FIXm的矩阵,矩阵各像元的平均值为a,则三个因素合并校正矩阵为E=PJa.3.2系统校正结果和性能指标从以上分析可知:除暗电流是"加性"外,其它是"乘性"的.要获取CCD暗电流校正矩阵,再获取CCD光响应不一致性校正矩阵H,镜头,屏,射线源造成的因素必须在系统几何关系完全确定后,获取多幅图像计算而得到合并后的矫正矩阵E.对一幅任意获取的曝光时间为,的图像A,综合校正后的图像A'为:A'=(A—M?,)×(1/H)x(1/E).采用以上方法,对用3005型国产便携式x射线源和作者研制的成像仪组成的检测系统进行了大量实验,得出了各个校正矩阵,为了验证校正方法的效果,对三号透度计在15rnm均匀钢板上的图像进行了校正.图4是校正前后的对比图,可明显看出校正后的图像不均匀性大大减小了,以校正前看到第3根,校正后看到第4根计算,相对灵敏度由校正前的1.67%提高到1.33%,而且图像不均匀性得到明显改善.4结论在获取校正矩阵时.首先在系统建成前,(a)(b)图4透度计在均匀钢板上校正前后的图像(a)校正前-(b)校正后Fig.4Thebeforeandaftercorrectionimagesoftransmissometeronsteelplate(a)Beforecorrection;(b)Aftercorrection由科学级CCD相机和单晶转换屏研制的射线成像系统有很多优点(特别是可用在便携式x射线源成像和高能加速器下成像).但系统中射线在转换屏上分布不均匀,转换屏响应不均匀,CCD本身暗电流和光响应不均匀,镜头渐晕这些因素影响了戍像的质量,而这些因素是可通过软件校正的.作者提出了利用实验方法获得各环节校正矩阵并通过软件进行校正的方法,然后分析了校正顺序.通过校正,不均匀性基本消除了,系统性能指标明显改善.使系统空间分辨力大于 3.51p/mm,透度灵敏度优于1.5%,明显好于由图像增强器构成的系统,适合于静态构件的高精度射线实时成像无损检测.已用于军工产品的检测和锅炉焊管的焊缝在线探伤.加快成像速度有待于进一步研究.参考文献:I1]程耀瑜.韩焱.潘德恒,等.高,低能x射线数字戍像内视舣的研制I-l】.仪器仪表.2002.23(6):579-583.CHENGY aoyu.HANY an,PANDeheng,eta1.theDevelopmentofInspectorforHighandLo wEnergyXRayDigitalRadiography[J].ChineseJournalOfScientificInstrument,2002,23(6):579—583.【2】胡鸥,侯卓,程耀瑜,等.射线数字成像检测仪的光电系统设计【J1_光电工程,2004,3l(2):48—50.HUY an,HOUZhuo,CHENGY ao—yu,eta1.DesignofAnElectro—OpticalSystemforDigitalRadiographicApparatus[J].Opto-ElectronicEngineering,2004.3l(2):48—50.[31NAGARKARVV.GORDONJS,D—basedhighresolutiondigitalradiographysystemfornondestructiveevaluation[J].IEEETrans.Nuc1.Sci,I997,44(3):885—889.【4】蔡文贵.CCD技术及应用【M】.北京:tq-m业出版社,1992. DTechnologyandApplication[M].Bering:ElectronIndustryPublishingC ompany,1992.。

浅谈X射线数字化实时成像检测技术

生。该技术成功地应用于工业领域并取得了重大突
破。这种技术的主要特点是无须再采用胶片透照工
作者简介：金裕 ‘ １３，，研究生学，教授级高Ｉｌ６，９８｛：９４，
１旧Ｊ油管局、ｌＩ５２／￣ｕＭＧｓｅｈｏｇＮｒａｃｎｌｙＴｏ
２００７钲
天然气技术
ＮａｕａｓＴｃｎｌｇｔｒｌＧａｅｈｏｏｙ
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第１・２卷第期
文章编号：１７ — ０５（０７０ — ０２０６３９３２０）２０５—２
、于此京仃汕学院油气储运专业ｌｌ，
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总第２期
天然气技术・田数字化油
２０焦０７
其是采集系统宽容度的改善以及图像处理技术的应
像的耗材得以减少，极大地降低了检测成本：一张价格不足２元人民币的光盘，可存入相当于５０张０底片的高质量图像；一个价格不足４００元人民币２Ｇ０
检测的优势和前景。关键词Ｘ射线致宇化实时成像系统输送管道基本原理优势
近百年传统的ｘ射线无损探伤均是以胶片透照
件，就像用数码相机替代普通模拟相机技术一样。
作为图像信息的载体，这种方法以其真实性、可靠性成为工程验收、设备交货的主要依据。但由于其
高清晰度的ｘ射线现场实时成像工艺技术。显然，传统的ｘ射线无损探伤技术是不可能适应上述要求
的。

射线成像检测中常见问题的探讨

2016年增刊1259冷加工射线成像检测中常见问题的探讨中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司（江苏常州 213011）卢东磊刘仕远圣兆兴顾彬郑小康【摘要】本文对射线照相检测与成像检测的本质异同、最大检测厚度存在较大差异的原因、双壁检测时缺陷位置的确认、缺陷的放大和如何对应评定等问题做一定探讨，并提出相应的解决方案，以供生产中应用。

关键词：射线成像检测；最大检测厚度；位置确认；缺陷评定1. 概述无损检测，顾名思义，在不破坏工件的基础上对工件所做的检测，按照这个定义，理论上来说，其方法是无限的。

而据统计，目前在工业中得到应用的方法有近百种，那么，既然存在这么多方法，换句话说，每种方法都是有利有弊的。

所以，需要根据情况选择合适的方法。

也因而，在射线、超声、磁粉、渗透、涡流、目视这六大常规检测方法中，之前应用较少的射线检测，随着国民经济的发展，其检测效率较低、检测成本相对较高等劣势变得越来越不明显，其检测结果直观、结果易于保存等优势相对加大，直接导致现在射线检测的应用越来越广。

以笔者所见，周边很多规模不大的工厂也开始从事射线检测，比几年前增加了至少四五家，这种增速在以前都是很少见的。

而提高射线检测效率，其最好的方式之一就是射线成像检测。

如以前需要二三十张底片、耗时往往一天的工件，通过射线成像检测，包括评定时间，也往往只需1~2h 。

这大大弥补了射线检测的弊端。

也因而，这种方法得到了越来越广泛的应用。

但随着这种方法的大规模应用，很多问题也随之而来。

以笔者的接触和现场观察，有不少从事射线成像检测的单位，其检测过程都发现了各种各样的问题。

这对于检测而言，是十分不利的。

图4 涡流检测系统集成小车示例4．结语随着涡流检测技术的不断发展，检测可靠程度的不断提高，在产品特别是检修产品表面质量检测时人们越来越倾向于选择采用涡流检测技术。

在涡流检测系统开发的过程中，除了要保证检测灵敏度，还要注意干扰信号的处理、扫查精度和检测效率的选择、探头与工件的耦合稳定性、探头的轻便性、系统的集成和防震等方面，提高涡流检测技术使用的应用性和舒适程度，使涡流检测不仅仅是一种“可用”的，更是一种“好用”的检测技术方法。