X射线实时成像系统分辨率及其影响因素
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素
Ｘ射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统是一种广泛应用于医学、安全检查和材料研究等领域的重要工具。
它能够提供高分辨率的X射线图像，以帮助人们观察和分析被研究对象的内部结构。
本文将探讨X射线实时成像系统的分辨率以及影响分辨率的因素。
一、X射线实时成像系统的分辨率X射线实时成像系统的分辨率是指其图像能够显示出的最小细节尺寸。
分辨率的高低决定了图像的清晰度和细节的可见程度。
X射线产生自物体对射线的吸收和散射，图像的分辨率取决于射线穿透物体的能力以及记录和显示系统的性能。
二、影响X射线实时成像系统分辨率的因素1. 射线源的能量和强度：射线源的能量和强度决定了射线穿透物体的能力。
能量越高、强度越大的射线能够穿透更厚的物体，从而提高分辨率。
2. 探测器的几何尺寸：探测器的几何尺寸对分辨率有直接影响。
较小的探测器可以更细致地记录射线经过物体后的强度变化，从而提高分辨率。
3. 探测器的灵敏度：探测器的灵敏度决定了其对射线的响应能力。
较高的灵敏度意味着探测器可以检测到较低强度的射线，从而提高分辨率。
4. 散射和吸收：物体对射线的散射和吸收会影响成像系统的分辨率。
散射和吸收现象越小，图像的细节就越清晰，分辨率就越高。
5. 图像处理算法：图像处理算法的质量对分辨率有影响。
优化的图像处理算法可以减少图像中的噪声和伪影，提高分辨率。
6. 成像系统的稳定性：成像系统的稳定性也会对分辨率产生影响。
稳定的系统可以减少图像中的抖动和模糊，提高分辨率。
三、提高X射线实时成像系统分辨率的方法1. 提高射线源的能量和强度：通过增加射线源的能量和强度，可以提高穿透物体的能力，从而提高分辨率。
2. 优化探测器的性能：对探测器进行改进，如减小探测器的几何尺寸、提高灵敏度等，可以提高分辨率。
3. 减少散射和吸收现象：通过优化束流控制和散射校正等措施，可以减少物体对射线的散射和吸收，提高分辨率。
直接数字化X线成像系统(DR采购项目技术参数汇总
直接数字化X线成像系统(DR采购项目技术参数汇总
1.分辨率：数字化X线成像系统的分辨率应足够高，能够清晰显示病变和解剖结构。
常见的数字化X线成像系统分辨率为2-3线对/毫米。
2.感光度：系统的感光度应足够高，能够减少辐射剂量和曝光时间，同时保证图像的质量。
一般情况下，数字化X线成像系统的感光度应达到至少2000ASA。
3.动态范围：系统的动态范围应足够宽，能够显示明暗对比差异较大的区域，同时避免过曝和欠曝。
数字化X线成像系统的动态范围一般应达到12位以上。
4.快速成像：系统应具备快速成像功能，能够在短时间内获取高质量的图像。
一般来说，数字化X线成像系统的成像速度应达到每秒30帧以上。
5.自动化功能：系统应具备自动化功能，能够根据不同的检查要求和患者体型自动调节曝光参数和成像参数，提高工作效率和减少操作失误。
6.数据存储和传输：系统应能够将获取的图像数据进行存储和传输，便于医生进行远程诊断和病例管理。
数字化X线成像系统的数据存储和传输方式一般为DICOM。
7.辐射剂量控制：系统应具备辐射剂量控制功能，能够根据患者的体型和检查要求进行辐射剂量的优化和控制，尽量减少对患者的辐射损伤。
8.操作界面：系统的操作界面应简单直观，易于操作和学习。
同时，应具备图像处理和测量功能，方便医生进行图像分析和诊断。
9.安全性能：系统应具备良好的安全性能，包括防护措施和报警功能，确保操作人员和患者的安全。
10.保修和售后服务：供应商应提供合理的保修期和售后服务，包括
设备维修、技术支持和培训等。
(新)X射线实时成像系统分辨率及其影响因素_
Ｘ射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术，已进入工业产品检测的实际应用领域。
与其他检测技术一样，X射线实时成像检测技术需要一套设备（硬件与软件）作为支撑，构成一个完整的检测系统，简称Ｘ射线实时成像系统。
X射线实时成像系统使用X射线机或加速器等作为射线源，X射线透过后被检测物体后衰减，由射线接收/转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号，利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术，将检测图像直接显示在显示器屏幕上，应用计算机程序进行评定，然后将图像数据保存到储存介质上。
X射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件的无损检测。
2 X射线实时成像系统的基本配置及影响因素X射线实时成像系统主要由X射线机、X射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及检测工装等组成。
2.1 X射线机根据被检测工件的材质和厚度范围选择X射线机的能量范围，并应留有一定的的能量储备。
对于要求连续检测的作业方式，宜选择直流恒压强制冷却X射线机。
X射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响，小焦点能够提高系统分辨率，因此，应尽可能选用小焦点X射线管。
目前探伤机厂能够提供的小焦点X射线探伤机是：160 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤ 0.4mm×0.4mm；225 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤0.8mm×0.8mm；320 kV 恒压式X射线系统，焦点尺寸≤1.2mm×1.2mm；450 kV恒压式X射线系统，焦点尺寸≤1.8mm×1.8mm。
对焦点的要求也不宜过小，如果焦点过小且冷却不好，焦点容易"烧坏"。
2.2 X射线接收转换装置X射线接收转换装置的作用是将不可见的X光转换为可见光，它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件。
X射线接收转换装置的分辨率应不小于3.0LP/mm。
X 射线数字成像检测技术图像灵敏度影响因素
X 射线数字成像检测技术图像灵敏度影响因素摘要: 探讨了X射线数字成像检测技术优点、射线衰减规律、图像灵敏度，以及图像灵敏度的影响因素分析，为X射线数字成像检测技术系统选型和在实际检测应用中的参数选择提供建议。
关键词:X射线数字成像检测技术; 射线衰减规律; 图像灵敏度;X射线数字成像检测技术指使用X射线敏感设备直接检测穿透检测工件的X射线，然后通过光学技术、电子技术和数字图像处理技术将图像传输在显示设备上，不使用传统X射线胶片。
随着计算机技术的发展，功能强大的图像处理软件和X射线数字成像探测器不断涌现，X射线数字成像检测技术已经广泛应用于工业产品的无损检测。
作为一项很有发展前途的无损检测技术，无材料消耗、高效性、储存方便、低成本和数字图像可交换性等特点，逐渐成为开发和研究的方向。
广泛应用于航天、航空、军工、压力容器、汽车、长输管线、电子电力等行业，为国民经济建设作出了重大贡献。
1 X射线数字成像检测技术的主要优点有：1.1数字图像处理技术可以对获得的数字图像进行各种有效的处理，使得图像质量达到检测评价要求。
1.2数字图像的动态范围较大，在获得X射线数字成像检测图像后，可以对数字图像做各种灰度变换处理。
1.3在X射线数字成像系统中，X射线能量利用率高，可以有效的减少检测时射线的照射剂量，只要检测图像的信噪比达到要求，可以使用比较低的照射剂量，在图像显示的过程中可以通过灰度调节将损失的对比度调整过来。
1.4获得图像的时间短，可达 10 帧/秒。
1.5随着计算机网络的发展，数字图像的通信已经非常容易实现.在检测时，将不同的X射线数字成像设备连在一起，可以方便地在无损检测机构的各个部门之间或者在不同单位之间相互传送，以便检测人员再评价时中使用，大量的数字图像可以由计算机海量存储器来保存。
2 X射线衰减规律X射线射入物体时，其光子将与物质发生复杂的相互作用，造成入射到物体的射线能量，一部分被吸收、一部分被散射，使从物体透射的一次射线强度低于入射射线强度，即射线强度发生衰减。
7解读数字化X线摄影系统部分参数和指标
7解读数字化X线摄影系统部分参数和指标数字化X线摄影系统(DR)是一种先进的医疗设备，用于获取高分辨率
的X线图像，用于诊断和治疗目的。
以下是该系统的一些参数和指标的解读：
1.像素大小：像素大小是指在X线图像中每个像素的物理大小。
较小
的像素大小可以提供更高的图像分辨率，即更清晰和详细的图像。
2.分辨率：分辨率指系统能够区分的最小细节大小。
数字化X线摄影
系统的分辨率决定了它能够检测和显示多少细微结构。
较高的分辨率意味
着系统可以显示更小的细节。
3.曝光时间：曝光时间是指X射线在病人身上的照射时间。
较短的曝
光时间可以减少病人接受X射线辐射的时间，并降低辐射剂量。
4.动态范围：动态范围是指系统能够捕捉的亮度级别范围。
较大的动
态范围意味着系统可以同时显示较暗和较亮的区域，从而提供更丰富的图
像信息。
5.灵敏度：灵敏度是指系统能够检测到的辐射信号强度。
较高的灵敏
度意味着系统可以接收和放大较弱的信号，从而提供更清晰的图像。
6.图像处理技术：数字化X线摄影系统通常具有先进的图像处理技术，例如噪声抑制、增强对比度和边缘增强等。
这些技术可以进一步优化图像
质量，提供更准确的诊断信息。
了解这些参数和指标可以帮助医疗专业人员选择合适的数字化X线摄
影系统，以及根据特定的临床需求进行优化和调整。
医学影像技术《X线照片质量及影响因素》
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• 〔2〕滤线栅法：滤线栅是吸收散射线最有效的设备。
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• 2〕分类：按结构特点分为聚焦式、平行式及交叉式；按运动机能 分为静止式〔固定式〕和运动式两种。
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• 3〕工作原理：摄影时将滤线栅置于 肢体与胶片之间，焦点至滤线栅的 距离应在滤线栅焦距允许的范围内， 线中心线对准滤线栅中心。这样， 从线管发出的原发射线与滤线栅的 铅条平行，大局部穿过铅条间隙到 达胶片，小局部照射到铅条上被吸 收。散射线因与铅条成角，不能通 过铅条间隙大局部被吸收掉，减少 了胶片上接受的散射线量，有效地 改善了照片比照度，提高了影像质 量。
• 〔2〕滤过板：将适当厚度的金属薄板如铝板、铜板等，置于 线窗口 处，吸收原发射线中波长较长的无用射线，以提高原发射线的质量， 减少软射线对被检者的放射损伤。
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• 4．散射线的消除 • 是将由被检体透过的散射线在到达胶片之前去除掉，可利用空隙间
隙法和滤线栅法。 • 〔1〕空气间隙法：空气间隙法减少散射线是利用肢体与胶片之间
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• 2〕照片影像的放大率：
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• 3〕模糊阈值及焦点的允许放大率：国际放射学界公认： 的半影模 糊值就是人眼的模糊阈值。
• 焦点〔F〕允许放大率〔M〕： • 将模糊阈值H＝代入上式，那么
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• 〔2〕运动模糊： 线摄影过程中， 线管、被照体及胶片三者中一个 因素在 线摄影过程中发生移动，所摄影像必然出现模糊，称为运动 性模糊。运动性模糊的程度取决于物体运动的幅度〔m〕与照片影 像的放大率
片比照度 呈正比，模糊值H 一定时， 随着照片比照度 的增加，锐利度S 越 来越好。 • 〔2〕模糊值：照片锐利度S 与模糊值 H 成反比，照片比照度 一定时，模糊 值H 越大，锐利度S 越差。
影像检查技术学课件：第二章 第一节2X线成像质量影响因素
第一节 X线成像质量影响因素
一、影像的光学密度与灰度
（一）定义 X线照片的密度(Density)是指透明性胶片
的暗度或不透明程度，也常称黑化度。 显示器上显示的人体不同组织结构影像的
黑化（亮暗）程度称为影像灰度 密度与灰度是组成影像的两个基本因素之
一，即图像能用人眼观察的原因是具有充足 的密度（灰度）和对比度存在
1、光电管自动曝光系统 利用光电倍增管 2、电离室自动曝光系统
X-ray
控 制 控电路 制 电 路
电流
负反馈
照射野小－－散射线少－－对比度好
（3）照射野大小控制－－准直器
（二）散射线
（1）来源：原发射线的康普顿效应 （2）多少相关因素：KV 散射线
被照体体积厚度 散射线 被照体组织密度 散射线 （3）能量相关因素：原发射线能量、
散射角度
1、散射线对图像质量的影响 散射线量较少—灰雾—对比度下降 散射线量较多—模糊效果—细微结构不清
2、散射线的抑制：准直器、滤过板
3、散射线的排除
A、空气间隙法：靠增大体－片距 优点：大角度散射线射出胶片外，散射线强度减弱。 缺点：原发射线能量减弱、增大几何模糊 补偿：增加曝光量、更加敏感的探测器
B、滤线栅法：
大部分主射线穿过铅条到达胶片，成角散射线被 铅条吸收 结构特点分聚焦式、平行式、交叉式
Q2
r22 r12
• Q1
K r Q1
•Q1原mAs,r1原FFD,Q2新mAs,r2新FFD • Kr距离系数
（5）、屏-片组合体系变换应用
（1）Q0 和Qm代表不用增感屏和应用增感 屏时的管电流量，则：
Qm Q0 / s
•（2）用s1的增感屏所需管电流量Q1，那么用
X线照片影像的形成及其影响因素
X线照片影像的形成及其影响因素首先，X射线的发射与质量是影响X线照片影像质量的重要因素之一、X射线的电压和电流的选择对于照片的影像质量有很大影响。
较高的电压能够产生更具穿透力的X射线，但过高的电压会导致图像过曝或烧伤，而较低的电压则会导致图像欠曝。
适当的电流控制可以确保X射线的稳定发射，以防止出现曝光不均匀或曝光不足的情况。
其次，影像质量还与成像设备的性能有关。
包括X射线源的稳定性、成像仪的成像灵敏度以及成像分辨率等。
X射线源的稳定性直接影响到X射线的发射量和发射质量的稳定性，而成像仪的灵敏度决定了对X射线的接收能力，分辨率则决定了图像的清晰度。
此外，体内组织结构的异常情况也会对X线照片影像产生影响。
例如，骨骼密度的变化、肿瘤的存在、身体内部的金属植入物等，都会引起X射线的衰减和散射，从而产生图像上的结构改变。
这就需要医生和技师在拍摄时根据患者的具体情况进行相应调整，以获取更准确的诊断信息。
此外，放射影像质量还受到射线与物体之间的距离和角度的影响。
较短的拍摄距离使得X射线更集中，从而产生更高的解剖细节，而较长的拍摄距离有助于减少散射辐射。
角度的选择也会影响到图像的可视化效果，如胸部摄影时，选择不同的拍摄角度可以更好地展示肺部的阴影。
另外，曝光参数的选择也对图像质量有重要影响。
包括曝光时间、曝光系数和对比度的选择等。
适当的曝光时间可以保证图像的清晰度，而曝光系数的选择可以影响图像上不同组织结构的灰度值分布。
对比度的选择可以使得图像上的不同组织结构更为清晰可见。
总结来说，X线照片影像的形成受到X射线的发射与质量、成像设备的性能、体内组织结构的异常情况、射线与物体之间的距离和角度、曝光参数的选择等多个因素的影响。
正确调整这些因素可以获得更清晰、更准确的医学影像。
X线照片影像的形成及其影响因素
X线照片影像的形成及其影响因素一、X线照片影像的形成1. X线照片影像的特性X线透过被照体时，由于被照体对X线的吸收、散射而减弱，透射线仁按原方向前进（散射线不形成影像），作用于屏-片体系，经显影加工后，则形成了密度不等的X线照片影像。
X线照片影像的形成，是利用了X线具有得穿透、荧光、感光等特性，以及被照体对X线吸收差异的存在。
2. X线相片的影像构成X线相片影像是X线诊断的依据，医生通过对照片的观察，对构成这幅影像的点、线赋予一定的内容，并理解其中的含义，这就是诊断。
对此重要的是，什么样的点和线可以在X线照片上显示出来，并能为人肉眼所识别，这就是医生最关心的影像细节的微小变化。
因为它是疾病早期诊断得征象，X线照片影像的质量问题，实质上指的就是微小细节的信息传递问题。
概括的讲，影像细节的表现主要取决于构成相片影像得四大要素：密度、对比度、锐利度及失真度。
前三者为构成相片影像的物理因素，后者为构成相片的几何因素。
二、X线相片影像的密度（一）定义密度为胶片乳剂膜在光的作用下致黑的程度。
已曝光胶片经冲洗后，还原的银颗粒沉积在胶片上，这种银颗粒对光起吸收和阻挡作用。
银颗粒越多，阻挡的光线越多，透过的光线就越少，照片越黑。
反之，银颗粒越少胶片越透明。
因此，密度可以根据透光率和阻光率来测量。
密度通常以D表示，入射光强度为I，透射光强度为I。
透光率为I / I。
，阻光率为透光率的倒数，即I。
/ I。
所谓密度（也称黑化度、浓度），就是阻光率以10为底数的对数。
D=IgI。
/ I 如透光率为1/10阻光率为10，密度则为1。
透光率为1/100，阻光率为100，密度则为2.。
照片密度可以通过光学密度计来测量，一般地说，适合诊断的密度范围在0.25~2.0之间，借助强光灯可以提高识别最高密度得能力。
（二）密度与感光效应的关系感光效应是X线对胶片得感光作用，而密度是胶片对感光效应的记录。
与感光效应有关的因素如下。
X射线的因素：管电压（Vp）、管电流（A）、照射时间（t）、焦-片距（D。
能量色散x射线荧光光谱仪能量分辨率
能量色散x射线荧光光谱仪（EDXRF）是一种常用于分析材料成分的仪器。
其能量分辨率是衡量其性能优劣的重要指标之一。
下面我们将从以下几个方面来详细介绍EDXRF的能量分辨率。
一、能量分辨率的定义能量分辨率是用来描述仪器在测量样品时能够分辨出能量差异的能力。
在EDXRF中，能量分辨率通常指的是在接收x射线信号时，系统能够准确测量出相邻两个能量峰之间的能量差异程度。
能量分辨率越高，表示仪器能够更准确地分辨出样品中不同元素的成分，提高了分析的精度和可靠性。
二、影响能量分辨率的因素1. 探测器性能：EDXRF仪器中常用于探测x射线的探测器有Si-PIN探测器和硅漂移探测器等，探测器的能量分辨率直接影响了整个系统的性能。
探测器本身的能量分辨率越高，整个系统测量的能量分辨率也会相应提高。
2. 探测器冷却系统：探测器在测量过程中会产生一定的热量，如果没有有效的冷却系统来控制探测器温度，会影响探测器的性能，从而影响整个系统的能量分辨率。
3. 信号处理电子学：EDXRF系统中的信号处理电子学部分对于提高能量分辨率也起着至关重要的作用。
优质的信号处理电子学可以有效减小系统本身的噪音，提高信号的稳定性和准确性。
1. 选择优质的探测器：在购物EDXRF仪器时，应选择具有高能量分辨率的探测器，如硅漂移探测器。
2. 合理设计冷却系统：在安装EDXRF仪器时，应合理设计并严格控制探测器的冷却系统，确保探测器的温度稳定在合适的范围内。
3. 优化信号处理电子学：在仪器的使用过程中，可以对信号处理电子学进行适当的优化和调整，以确保信号的稳定和准确。
四、高能量分辨率的意义EDXRF仪器的能量分辨率是衡量其性能优劣的一个重要指标。
具有高能量分辨率的EDXRF仪器能够更准确地分辨出样品中不同元素的成分，提高分析的精度和可靠性。
特别是对于一些在样品中含量较低的元素，高能量分辨率的仪器往往能够得到更为准确的分析结果。
能量色散x射线荧光光谱仪的能量分辨率是影响其分析性能的重要因素之一。
高分辨率X光衍射成像技术
高分辨率X光衍射成像技术是一种基于X射线衍射原理的成像技术。
X光具有很强的穿透性和高能量的特点，可以穿透普通光线无法透过的物质，并与物质发生相互作用。
在经过样品后，X光会发生衍射、透射和吸收等作用。
而正是利用这些作用，将样品内部的信息转化为图像，帮助科学家从微观的角度研究物质的结构和性质。
的原理相对于其他成像技术来说较为简单，但是它的应用范围却非常广泛。
首先，它可以被广泛应用于材料科学领域。
当材料的晶体结构发生了变化，X射线衍射图案也会发生相应的变化，而这一变化可以通过进行检测和分析。
这一技术能够帮助研究材料的性质、结构和变性机制，从而促进新型材料的研制和发展。
其次，还可以应用于纳米科学。
纳米材料是目前热门研究的对象之一，但是由于其尺度之小，传统的成像技术很难实现。
而可以轻松实现纳米尺度下材料的结构测量和成像，为纳米材料的研究提供了功不可没的帮助。
同时，也可以应用于生命科学领域。
生命体系是一个复杂的系统，其中大量的蛋白质、核酸和其他生物大分子扮演着重要的角色。
这些分子的结构和功能对于生命体系的正常运行至关重要。
而可以帮助科学家研究这些分子的立体结构和内部构型，从而更深入地了解其功能和作用机制。
这一技术在药物研发、疾病诊断和治疗等领域也有着广泛的应用前景。
然而，也存在一些挑战和难点。
首先，其成像的分辨率不仅受到X射线的能量和样品的厚度等因素的影响，还受到探测器的分辨率限制等因素的制约。
其次，X射线对物质的辐射也会对样品造成损伤，而这一损伤会影响样品内部结构的研究。
因此，科学家们需要在保证成像分辨率的前提下，尽量减少样品的辐射损伤。
这一挑战需要科学家在多个领域的合作下共同解决。
总的来说，是一项非常有前景和可发展性的技术。
它在多个领域都有广泛的应用前景，并为科学家们深入了解物质的结构和性质提供了有力的支持。
随着科学技术的不断发展，相信也会不断完善和发展，为更多学科领域的研究提供更多有力的支持。
X 线照片清晰度的因素分析
X 线照片清晰度的因素分析【关键词】X线照片影像清晰度因素X线检查是让X线透过人体后，使人体内部结构h恶器官在荧屏或X线片上呈现处影像，从而了解解剖与生理功能及病例变化，以达到诊断目的。
影像的数字化是X线诊断最新和最重要的进展。
医学影像的数字化主要是指医学影像以数字方式输出，直接利用计算机对影像数据快捷地尽心存储、处理、传输和显示。
X线照片清晰度，是指在X线照片上被显示的组织结构的影响边缘的锐利程度。
清晰度的好坏可直接影响对组织的观察和疾病的诊断，为X线诊断提供可靠的依据，现将X线照片影象的清晰度的因素做如下分析。
X线是波长很短的电磁波，以光的速度沿直线前进，X线与临床淤血成像有关的主要特性有如下几点：1 穿透作用X线具有很强的穿透力，能够穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质。
荧光作用：X线能激发荧光物质产生肉眼可见的荧光，这种转换叫做荧光反应。
根据几何学原理，焦点的大小是影响照片清晰度的主要因素。
焦点是面光源时，物体投影到胶片上，由于半影的存在，而使影象边缘模糊不清。
焦点面积越大，产生的半影越大，物体影象的边缘也就越模糊。
物体投影在焦片上产生的半影就越小，影象的清晰度就越好。
2 阳极帽还可以吸收部分辐射X线，从而保护了X线线管和提高了影像质量X线暴光过程中，X线管、被照体和胶片三者之间其中有一者发生移动，都可造成影象模糊，从而使照片的清晰度降低。
常发生的原因有：（1）X线管移动：一般是由于管球固定不好所致。
（2）被照体移动：是三者中的主要的影响因素。
其移动方式可氛围自主和不自主两种，前者由于暴光过长，患者坚持不了或配合不好造成人为的移动；后者由于心脏和大血管的搏动，胃肠道的蠕动所致。
（3）胶片的震动或移动；多由于活动滤线期运动过大所致。
3 焦点与成像质量焦点大小与X线影像清晰度有密切关系。
有几何学成像原理可知，当有效焦点为点光源时，胶片上所成的像界限分明，清晰度高。
当有效焦点具有一定尺寸时，胶片上形成影像的边缘，由于半影的产生而模糊，使清晰度降低，且焦点越大清晰度越低。
X-ray医疗设备的空间分辨率及其傅立叶分析
第12卷第4期 CT理论与应用研究 Vol.12 No.4 2003年11月 CT Theory and Applications Nov., 20031004-41402003本文归类分析了影响X-ray 医疗设备空间分辨率的若干因素基于对不同X-ray医疗设备计算机断层扫描CT采集信息完备程度的分析从而有助于医疗科研工作者加深对空间分辨率及其和信息采集完备性关系的认识X-ray傅立叶分析中图分类号GE HangWei Medical System, GTO,100176 Beijing,China*收稿日期:2003-09-034期王学礼本文将从空间域和频率域的角度1.2硬件设备层面系统几何结构决定了系统分辨性能的大部分如下硬件设备参数影响了系统的空间分辨性能X射线源到检测器之间的距离和各检测器单元的间距信息采集密度越高2过滤材质和几何尺寸的差异影响到被测物输入的X射线线质3理想系统假设球管焦点为一很小的点球管焦点越小4理想系统假设z方向光束张角为零z方向光束张角越小进而提高系统分辨力检测器效率检测器效率越高分辨力越高在硬件强度允许的情况下可对被测物做快速旋转扫描检测器间耦合越小6系统在旋转采集数据的过程中有诸多因素在变动和需要控制球管焦点的漂移等可加快扫描理想系统假定焦点是不动的7相同的其他扫描条件切片厚度越薄8螺旋CT和体CT可提高系统采集数据的速度体CT的开发使得系统在x各向同性1.3算法层面提高系统分辨力38 CT理论与应用研究 12卷例1CT 原始数据获取后然后重建成图像去除伪影和不同模式的噪声2CT 原始数据获取和预处理后滤波卷积核设计的好坏在很大程度上决定了图像分辨力的高低在加强分辨力的同时通常各CT生产商创建了一系列的卷积核3相同精度的数据滤波反投影重建迭代重建等4通常重建后的图像仍有若干瑕疵伪影去除能进一步提高图像质量螺旋CT插值算法减小了运动伪影良好的数据插值技术是得到良好图像质量的保证优化的算法流程如数据处理过程中的圆整操作等进而保证图像质量在其它参数一定的情况下以第三代CT 为例1扫描电压的不同改变了X-ray的线质和剂量除线质不同外2扫描电流越大质量越好空间扫描频率的不同均匀采集到的View越多4扫描时间越短但图像噪声越大扫描方式的选择可减少运动伪影但数据需要插值6若各检测器单元性能相同系统旋转中心附近的图像元素由检测器列中心附近的少数检测单元提供数据这种情况下叠加效应导致远离旋转中心的图像元素会有更高的信噪比通常各CT厂家会把高性能的检测单元布置到旋转中心附近根据傅立叶切片定理4期 王学礼因此1.5图像演示层面图像结果的正确演示除了要求演示设备具有足够的分辨力外窗位决定了观察者所想观察的组织1.6日常维护层面以CT 为例日常维护如等进而保证系统的分辨力传统X-ray运动成像Tomosynthesis2.1 传统X-ray 的空频分析以平行射束为例图2所示的垂直于x-y 平面的两维投影数据相当于三维傅立叶空间中垂直于投影方向且通过原点的2维平面采样决定了傅立叶空间中2维频率平面上的采样密度可见传统X-ray 成像的原理决定了沿射线方向没有分辨力图2中X-ray 投影数据可用如下关系式(1)表示I(x,y)为输出能量L 为射线的透射路径()()()dzz y x Le y x I y x I ∫⋅=−0,,0,,µ (1)()()()),(,,log,,00y x P y x I y x I dz z y x L==∫µ (2)设吸收系数的三维傅立叶变换为F(f x ,f y ,f z )()()()∫∫∫++−⋅=dxdydz e z y x f f f F z f y f x f i z y x z y x πµ2,,,,(3)图2 传统X-ray 成像40 CT 理论与应用研究 12卷在f z =0的平面上()()()∫∫∫+−⋅=dxdydz e z y x f f F y f x f i y x y x πµ2,,, (4)上式可重写为此两维投影信号的傅立叶变换对应着吸收系数三维傅立叶变换空间中垂直于投影方向且通过原点的2维频率平面如图3所示详细推导可参见[2]某角度投影P( ,t)的一维傅立叶变换向量从不同角度采集到的诸多投影的傅立叶变换构成了图5所示的CT 截面像的频率空间采样旋转中心的像素在频率域内具有更高的采样密度2.3 运动扫描X-ray 设备的空频分析传统X-ray 成像在投影的两维平面内具有很高的空间分辨率CT 在三维空间内具有分辨力而在z 方向具有较低的分辨率(0.5mm 左右)如图5所示在射线源和检测器沿圆形轨迹做相对运动的过程中而偏离焦平面的物质在检测器上的投影点是变化的空间域/频率域信息映射f xfyxy (x,y)tP( ,t)FFT图4 CT 截面像的频率空间采样制作者(版权所有):《 》编辑部, 4期 王学礼为得到另外一焦点平面的图像切片厚度也由上述的运动范围(程度)所决定切片厚度是图中 角的函数空间域/频率域信息映射因为在频率空间中有很多数据没有被采集随着 的增加可被重建的信息增多没有被采样的频域空间消失如果 0这正是传统X-ray 成像的情况我们得不到深度方向的分辨力成像原理层面设备控制与算法层面图像演示层面分析了影响X-ray 医疗设备空间分辨率的若干因素传统X-ray 运动成像Tomosynthesis 用傅立叶分析法分析了空间域和频率域信息完备性程度的一致性1992.[2] Grant Morey Stevens .Volumetric Tomographic Imaging[C]. California, USA:The department of applied physics and the committee on graduate studies of Stanford University,2000,93~96.作者简介男200119981995,2001-04月至2002-09月高级研发工程师,2002-09月至今高级研发工程师,曾在光学学报中英文版仪器仪表学报等刊物上以第一作者发表论文12篇,目前以第一作者拥有三项不同的专利欧洲中国等地区申请xueli.wang@图5 圆形轨迹运动X-ray成像系统示意图6 运动扫描。
X实时成像清晰度与分辨率
X射线实时成像检测系统的清晰度与分辨率X射线实时成像作为一种新无损检测技术，同传统照相法相比，X 射线实时成像的检测原理变化很大。
传统照相法是将穿过工件的X射线在胶片上感光，根据胶片的灰白程度判定零件内部质量，得到的图像是静态的不可调的；而X射线实时成像系统是将穿过零件的X射线图像增强器、摄像系统以及计算机转换成一幅数字图像，这种图像是动态可调的，电压、电流、焦点等参数实时可调，同时计算机可对动态图像进行积分降噪，对比度与清晰度增强等处理，以得到最佳的静态图像。
为从理论上加深对X射线实时成像问题的认识，现就检测图像清晰度和分辨率进行探讨。
1 图像清晰度的重要性X射线实时成像检测技术的图像质量特性常用灵敏度、清晰度和灰度来描述。
灵敏度是对细小缺陷检测能力的表征，射线胶片照相检测通常以参比样灵敏度作为底片质量的主要特性。
胶片曝光实质是一定能量的光量子在一定曝光时间内的连续积累（积分过程），底片黑度可通过调节曝光量和显影技术得到控制；由于胶片乳剂颗粒（相对于荧屏检测图像中的像素而言）非常细微，对射线照相灵敏度的改善通常具有先天性的有利条件，通过控制射线源尺寸和透照距离，能够获得较高清晰度的底片。
在射线实时成像检测中，图像质量除控制参比样品灵敏度以处，还要着重控制清晰度，这是因为图像的载体——显示器荧屏的像素（相对于胶片的乳剂颗粒而言）较大，这种后天不足对图像清晰度有较大的影响，因此对图像清晰度的控制显得尤为重要。
检测实践证明，图像参比样品灵敏度能较好地反映分散型圆形缺陷的检测灵敏度，但对线性缺陷的检测反应不太灵敏，因为线性缺陷在很大程度上取决于图像的清晰度，也取决于图像分辨率。
在射线实时成像检测技术中，对比灵敏度和分辨率是荧屏图像质量的两大要素。
图像对比灵敏度的控制方法与射线胶片照相相比，要细致深入得多，因此，在实时成像检测技术中，对图像清晰度及分辨率问题应予更多的关注。
图像灰度主要取决于图像采集的微分过程，可以通过控制射线能量、计算机图像采集技术以及图像处理技术获得较理想的图像灰度。
影响影像质量的基本因素
影像照对比度的因素有 哪些
1被照体本射的因素 2射线因素 3屏片因素 4散射线对照片对比度的影响
射线因素分为
1.X线的质；物质的吸收能力是千伏的函数。在高KV摄影时，骨、肌 肉、脂肪等组织间X线的吸收差异减小照片影像对比度降低；低KV 摄影时，不同组织间X线的吸收差异变大，照片对比度高。 2.X线的量mAs随着X线量的增加，照片密度增高，照片上低密度部 分影像的对比度有明显好转。反之。把线量适当减少，可使照片上 高密度部队分影像的对比度增高。
影响影像质量的基 本因素
影响X线影像质量的基本因素有哪些？
1清晰度 2对比度 3颗粒度 4密度
X线影像质量的评价
1.主观评价 2客观评价 3.综合评价
影响到达屏片系统剂量的 因素有？
1曝光条件 KV mAs 2距离 3被照体厚度
对比度分为哪些
1射线对比度 2胶片对比度 3X线照片的光学对比度
照片颗粒性的影响因素
1１X线量子斑点（噪声） ２胶片卤化银颗粒的尺寸和分布 ３胶片对比度 ４增感屏荧光体的尺寸和分布。
斑点（噪声）
1人们看到的X线照片斑点中量子斑点约占92％ 2所谓量子斑点就是X线量子的统计涨落在照片上记录的反映； 3若X线量子数很少，则单位面积内的量子数就会因位置不同而 不同，这种量子密度的波动称为线量子的“统计涨落”
综合评价
是以诊断学为依据、以物理参数为客观评价手段、以满足诊断要求 所需的摄影技术条件为保证、同时充分考虑减少辐射剂量的评价方 法。
射线对比度
射线对比度： X线照射物体时，如果穿透物体的密度不同、则对X 线的吸收不同，透过射线就形成了强度不均匀分布，这种强度的差 异称射线对比度。
胶片对比度
X线胶片对射线 对比度的放大能力，称为胶片对比度。
影响X线片影像质量的因素
影响X线片影像质量的因素兽医X线摄影的目的是应用X线的穿透性、荧光作用和感光作用等特性，将动物机体内部结构和器官状况用X线影像尽可能真实地反映出来，用以诊断疾病。
X线片上的影像是机体各种组织结构的平面投影，一张好的X线片必须要充分表现出机体内部结构的差异，其影像质量直接关系到X线诊断的准确性。
为此，必须正确理解和掌握评价X线片质量的各项指标，了解影响X线片质量的各项因素，以便合理评价X线片质量，并以此正确调整X线摄影技术。
一、评价X线片影像质量的指标对X线片质量的评价要有以下几个方面的内容：能表现影像的适当密度；能分辨机体对X线吸收差异的各种对比度；能分辨各部细节的层次；能反映各部细节的清晰度；X线影像具有最小的失真度。
1．照片密度照片的密度即照片的黑化度，是指X线胶片经过曝光后，通过显影等处理在胶片上形成的黑化程度。
将X线照片置于观片灯上，可以看到不同照片密度的影像：组织密度高的部位，X线胶片感光少，经冲洗后银原子堆积少，照片显示白色；组织密度低的部位，X线胶片感光多，经冲洗后银原子堆积多，照片显示黑色。
照片密度是观察X 线片影像的先决条件，构成照片影像的密度必须适当，才能符合影像诊断的要求。
2．X线照片对比度对比度是X线摄影学中十分重要的概念，是形成X线影像的基础，其中涉及4个基本概念，即肢体对比度、X线对比度、胶片对比度和照片对比度。
肢体对比度是受检体所固有的，是形成X线对比度的基础。
X线到达受检体之前不具有任何医学信号，它是强弱分布均匀的一束射线。
当X线透过受检体时，由于受检体对X线的吸收、散射而减弱，透过受检体的X线则形成了强度不均的分布差异，这种强度的差异称为X线对比度。
此时即形成了X线信息影像。
X线对比度所表示的X 线信息影像不能为肉眼所识别，只能通过某种介质的转换才能形成可见影像，如X线照片影像。
X线胶片对X线对比度的放大能力称为胶片对比度。
X线照片对比度是指X线照片上相邻组织的密度差异，又称光学对比度。
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Ｘ射线实 时成像 系统分辨率及 其影 响因素
王 润 平 （ 古电建一 内蒙 公司 ）
１ Ｘ 射 线 实 时成 像 系 统
Ｘ射线实时成像检 测技术作 为一种 新兴 的无损检 测技术 ， 已进 入工业产品检测的实际应用领域。与其他检 测技术一样 ， Ｘ射线实 时成像检测技术 需要 一套设备（ 硬件 与软 件 ） 为支撑 ， 作 构成 一个完 整 的检测系统 ， 简称 Ｘ 射线实时成像 系统。 Ｘ射线 实时成像系统 使 用 Ｘ射线机或加速器 等作 为射线源 ， Ｘ射线透 过后被检 测物体后衰 减 ，由射线接收 ／ 转换装 置接 收并 转换 成模拟信号或数字信号 ， 利 用半导体传感技术 、 计算机 图像 处理 技术和信息 处理 技术 ， 将检测 图像直接显示在显示器屏幕上 ， 应用计 算机程序进行 评定 ， 然后将 图像数据保存到储存 介质上。Ｘ射线实时成像系统可用金属焊 缝、 金属或非金属器件的无损检测。
２ Ｘ 射 线 实 时成 像 系 统 的基 本 配 置 及 影 响 因 素
机； 软件环境要求在 ｗｉｄ ｗｓ ０ ０操作 系统下运行。 ｎｏ ２０ ２８ 检测工装或流水线 ． 为实现工件 的连续检测 ，应有必要的检 测工装设备或流水线 ， 且应具有较高的机械精度。 ２９ Ｘ射线 实时成 像检测系统的选 择 ． 实用的 Ｘ射线实时成 像检 测系统实际上是 以上 Ｘ射线实时成 像 系统 的基本配置及多个影响因素有选择性 的组合 ， 不同的组合会 有不 同的造价和使用功能 ； 使用单位可根据以上 Ｘ射线实时成像系 统 的基本配置及影响 条件 来选择适合本单位 使用的 Ｘ射 线实时成像 系统。
２ ４ ２
Ｘ射线实时成像系统主要 由 Ｘ射线机 、 Ｘ射线接收转换 装置、 数 字图像处理单元、 图像显示单元、 图像储存单元及检 测工装等组成。 ２１Ｘ射线机 ． 根据被检测工件的材质和厚度范围选择 Ｘ射线机的能量范围 ， 并应 留有一定的的能量储备。 对于要求连续检测的作＿ 业方式 ， 宜选择直 ＿ 压 １ 亘 强制冷却 Ｘ射线机。 Ｘ射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响， 小 焦点能够提 高系统 分辨率 ， ， 可能选用 小焦点 Ｘ射线管。 因此 应尽 ２２ Ｘ射线接收转换装置 ． Ｘ射线接 收转换装置 的作用是将不可见 的 Ｘ光转换为可见光 ， 它可 以是图像增 强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏 感器 件。 Ｘ射线接收转换装置的分辨率应不小于 ３Ｏ Ｐｍｍ。 ．Ｌ ／ ２３图像处理 单元 ． 图像处理单元应具有 图像数据采集和 处理功能。图像 数据采集 方式可以是 图像采集 卡或其它数字图像合成装置。图像采集分辨率 应不低于 ７ ８×５ ６像素 ， 保证水平 方向分辨率与垂直方 向分辨 ６ ７ 且 率之比为 ４： ； ３ 动态范围即灰度等级应不小于 ２ ６级。 ５ ２４ 图像处理软件 ． 图像处理软件应具有降噪、 亮度对比度增强、 边缘增强等基本功 能。图像处理软件应能适应相应检测产品所规定的技术标准 ， 具有图 像几何尺 －￣定和测量 以及缺陷定位功能 ； ， ｊ － 在检测图像 中标定的缺陷 位置与实际位置误差应 ￣２ ＜ ｍｍ， 单个缺陷的测量精度 为 ± ．ｍｍ。 ０５ 图像 处理软件基 本上需要两种 ， 一种是控 制软 件 ， 其功能是通 过数据 总线 发送命令 来控 制成 像 系统 ，这些命令包 括工件动作指 令、 成像装置 的校准、 从采集卡得到 图像 、 图像平面 尺寸校定 、 图像 实时采集、 图像的同步 处理和图像储存 等。另一种是成像软件 ， 其功 能是在计算机上显示 图像 ， 所检测工件 的质量标准进行缺 陷等级 按
３ Ｘ射 线 实 时 成像 系统 的 分 辨率
３４ 系统 分辨率指标 ． 根据 Ｘ射线 实时成像检测 系统不同的配置 ， Ｘ射线实时成像检 测系 统 可分 为 Ａ、 Ｂ、 Ａ Ｂ三 个级别来 管理 ， Ａ级 的系统 分辨率指 标可定 ． Ｐｍｍ， ４ 用于普通产品的 Ｘ射线实时成像检测 ， 例如汽车铝 评定 ， 同时生成 工件检测数据库文件 ， 出评定报告 ， 输 再将检测 图像 为≥１ Ｌ ／ 和 数据 库 文 件 同时 保 存 到光 盘 等 储 存 介质 中 去 。 合 金 轮 毂 、 铁 高 炉 炉 衬 耐 火砖 以 及 食 品罐 头 的检 验 ； 炼 ＡＢ级 的 系统 ２５ 图像显示单元 ． 分辨率指标可定为 ≥２０ Ｐｍｍ， ．Ｌ ／ 用于较 重要和产品 的检测 ， 例如锅 图 像 显 示 采 取 黑 白 方 式 显 示 图 像 ， 显 示 器 点 距 不 大 于 炉 压 力容 器 压 力 管 道 对 接 焊 缝 的检 测 ， 汽车 零 部 件 、 电子 元 器 件 的 ０２ ｍｍ， ． ６ 显示器应为逐行扫描 ， 刷新频 率不小于 ８ Ｈ ， ５ ｚ图像评定可 检测 ； Ｂ级的系统分辨率定 为Ｉ３０ Ｐｍｍ，用于 重要产 品的检测 ， ＞ ．Ｌ ／ 选 用 １ 。 。 示器 ， 观察 者 的视 野 感 到 更 舒 适 。 ７１ 显 ９ 使 例 如 核 工业 产 品 、 空航 天 器 材 的检 测。 航 ２６ 图像储存单元 ． ４ Ｘ射 线 实 时 成 像 技术 展 望 检测图像可储存在数字光盘等介质 中， 储存的数字图像和有效信 我国经过十多年的努力 ， Ｘ射线实时成像检测技术作 为一种新 息不可修改和删除， 保留的数字图像还应包含有原始的采集数据。对 兴的无损检测技术 已日臻成 熟 ， 其检测图像质量可以与射线照相底 于要求保存 ３３ 。 ０年的重要检测技术资料， 应选择 Ｃ Ｒ一次性光盘 ， 片质 量相媲美 ， 由于使用光盘作为储存介质 ， Ｄ— 且 检测成本大大降低 ， （ Ｄ Ｒ光盘的保存期可达 ５ Ｃ — ０年 ）不能选择 Ｃ Ｒ 可擦写光盘。 ， Ｄ— Ｗ 受到使用单位的欢迎。如今数码相机 已进入寻常百姓家 ， 数字技术 已进 入 各 行 各 业 。 在 迎 接数 字化 时代 到 来 的时 候 ， 我们 广 大使 用 单 ２７计算机 的基本配置 － 对于 独立 的 Ｘ射线 实时成 像 系统 至少应 配置两 台计算机 ， 一 位对我国无损检测研制单位寄 以厚望 ， 希望 Ｘ射线实时成像检测 系 把价格降下来 ， 使数字化 的 Ｘ射线实时成 台用于 图像采集和 图像 处理 ，另一 台用于图像 的评 定和打 印报告 统能够早 日实现 国产化 ， 等 ， 两合计算机用缆线连接。计 算机 硬件 的基本配置要求奔腾 Ｉ 像检 测技 术 能 够 进 入 更 广泛 的应 用 领域 。 Ｉ Ｉ ６ ０以上 ，５ Ｍ 内存 ，０ ０ ２６ ２ Ｇ硬 盘 ， 配软 驱 、 驱 、 印机和 刻 录 并 光 打