射线检测技术第7章 数字射线成像检测技术
射线数字成像检测技术
射线数字成像检测技术韩焱(华北工学院现代元损检测技术工程中心，太原030051)摘要：介绍多种射线数字成像(DR)系统的组成及成像机理，分析其性能指标、优缺点及应用领域。
光子放大的DR系统(如图像增强器DR系统)实时性好，但适应的射线能量低，检测灵敏度相对较低；其它系统的检测灵敏度较高但成像时间较长。
DR系统成像方式的主要区别在于射线探测器，除射线转换方式外，影响系统检测灵敏度的主要因素是散射噪声和量子噪声；可采用加准直器和光量子积分降噪的方法提高检测灵敏度。
关键词：射线检验；数字成像系统；综述中图分类号：TGll5.28 文献标识码：A 文章编号：1000-6656(2003109-0468-04DIGITAL RADIOGRAPHIC TECHNOLOGYHAN Yan（Center of Modern NDT ＆E, North China Institute of Technology, Taiyuan 030051, China) Abstract: The structure and imaging principle of digital radiographic （DR） systems are introduced. And thecharacteristics, performances, advantages, disadvantages and applications of the systems are analyzed. The DR sys-tern with photon amplification such as the DR system with intensifier can get real-time imaging, but it fits for lowerenergy and its inspection sensitivity is lower. The systems working with high energy can obtain higher sensitivity,while is time-eonsurning. The imaging way of a DR system depends on the detector used, and the factors influencinginspection sensitivity are the quantum noise from ray source and scatter noise besides the transform way of rays.Quantum integration noise reducer and collimator can be used to improve the inspection sensitivity of the system.Keywords:Radiography; Digital imaging system; Survey射线检测技术作为产品质量检测的重要手段，经过百年的历史，已由简单的胶片和荧屏射线照相发展到了数字成像检测。
数字X线检查技术
1、定义
（1）矩阵（matrix）
矩阵是一个数学概念，它表示一个横成行、纵成 列的数字方阵。
矩阵有影像矩阵（image matrix）和显示矩阵 （display matrix）之分。影像矩阵指CT重建得 到的影像或CR、DR采集到的每幅影像所用矩阵； 显示矩阵是指显示器上显示的影像矩阵。常用的 矩阵有320×320、512×512、1024×1024 等。
间接转换式平板探测器系指X-线影像信息在转 换为电子信号过程中，中间需要经过光电转换后 在变为电信号。
15
直接转换平板探测器工作原理
16
间接转换平板探测器工作原理图
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数字X线成像基本知识
在信息科学中，能够计数的离散量称为数 字信号，不能计数的连续量称为模拟信号。
将模拟量转换为数字信号的介质为模/数转 换器（Analog-to-Digital converter， ADC）。模/数转换器把模拟量（如电压、 电流、频率、相移、位移、脉宽、转角等） 通过采样转换成离散的数字量，该过程称 为数字化。
60
PSL物质层：由PSL物质及多聚体共同组 成。PSL物质为发光材料，结晶体颗粒的 平均直径在4－7μm。颗粒直径增加，发 光强度增加，但随之图像的清晰度降低。
61
多聚体的材料一般为硝化纤维素、聚酯树 脂、丙稀及聚氯酸酯等。
62
多聚体的作用是使PSL物质在涂布层中均匀 分布，具有适度的柔软性和机械强度，并 免受温度、湿度、辐射和激光等因素的影 响而产生理化性质的变化。
14
DR 探测器分类
1、直接转换式平板探测器 一是直接转换，系指该探测器利用的光导
半导体材料是非晶硒，直接将接受到的X-线光子 转换成电信号，故称直接转换。二是平板，系指 探测器的单元阵列采用的薄膜晶体管（TFT）技 术，外形类似平板状，这种探测器称为直接转换 式平板探测器。 2、间接转换式平板探测器
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
2
1
3
4
5
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
《数字化x射线成像》课件
数字化X射线成像可以覆盖更大 的动态范围，从而捕捉到更多 细节信息。
易于存储和传输
数字化格式的图像方便存储， 并且可以通过网络进行远程传 输，便于医生异地诊断。
低辐射剂量
相对于传统X射线，数字化X射 线成像技术通常使用较低的辐 射剂量，减少对患者的潜在伤
害。
挑战与问题
设备成本高 技术更新快 操作技能要求高 数据安全风险
射辐射的影响。
实时监测设备
医疗机构应配备辐射剂量监测设 备，对工作人员和患者的辐射剂 量进行实时监测，确保在安全范
围内操作。
辐射安全管理与培训
01
安全管理规定
医疗机构应制定辐射安全管理规定，明确各岗位人员的职责和工作要求
，确保操作规范、安全可靠。
02 03
培训计划
医疗机构应对从事数字化X射线成像的工作人员进行专业培训，提高其 操作技能和安全意识，确保工作人员能够熟练掌握各种防护措施和应对 突发情况的处置能力。
解决方案与未来发展
加强技术培训
为医生提供数字化X射线成像技术的培训 课程，提高他们的专业知识和操作技能。
A 降低设备成本
通过技术创新和规模化生产，降低 数字化X射线成像设备的成本，使其
更广泛地应用于医疗机构。
B
C
D
持续研发与创新
鼓励科研机构和企业持续研发数字化X射 线成像技术，提高图像质量、降低辐射剂 量，并拓展其在其他领域的应用。
近年来，随着平板探测器技术的成熟 ，数字化X射线成像在清晰度、分辨 率和便携性等方面得到显著提升。
数字化进程
随着计算机技术的进步，20世纪80年 代开始出现数字化X射线设备，逐步 取代传统胶片式X射线机。
技术原理及应用领域
射线数字成像检测培训
线检测，如汽车轮箍、航空发动机叶片等。
4、 CR 成像技术及应用
在二十世纪八十年代出现的 CR 检测，使射线检测迈出了一大步， 实现了计算机自动存储和图像数字处理。4.1 组成
除与及胶片照相同样的设备（如射线源）外，该系统还包括成像 板、成像潜影读出装置、潜影擦除装置（包括进片机械驱动）、成像 控制显示单元（计算机及其软件）。
¾ 图像采集帧频达到 25fps； ¾ 视场直径（约 100～250mm） ¾ 动态相对灵敏度有 3～5％ ¾ 视场中心分辨率约 2lp/mm。
3.4 特点 优点：增益高（由于使用了增强管，使得微光信号得到加速，使 其灵敏度得到提高），可实现实时检测。 缺点： ¾ 工业电视只实现了“光电转换”而未实现“模数转换” ¾ 显示的图像是未经处理的原始图像，噪声大 ¾ 灵敏度低，分辨率很低 ¾ 存在边缘畸变 针对目前的工业检测中，为了提高像质，采用数字图像采集卡将
2.1 按射线成像系统分类
现有的射线成像系统共有以下五种：
z 胶片照相 z 工业电视
模拟成像系统
z DR z CR
数字成像系统
z CT
按照成像的结果可分为模拟成像系统和数字成像系统两类。
2.1.1 模拟成像系统
成像结果并非数字信号，无法直接使用计算机进行后续处理，因
此属于模拟成像系统；
（1） 胶片照相（Film-screen）
提供了所有数字化功能，曾被认为是胶片的替代者。 优点：
¾ 成像板不需要与采集处理电路集成，可反复使用； ¾ 降低了成本； ¾ 射线曝光动态范围宽； ¾ 降低了射线输入剂量； ¾ 成像质量可达到胶片照相水平。 缺点： ¾ 整套系统价格昂贵；
无损检测中数字射线照相成像技术的应用
无损检测中数字射线照相成像技术的应用随着时代的发展和社会经济的进步，工业化程度越来越高；传统的工业胶片射线照相技术正在逐步的衰落，甚至面临着淘汰；这是因为在无损探伤检测中，数字射线照相技术具有一系列的优势。
文章简要分析了无损检测中数字摄像照相技术成像技术的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。
标签：无损检测；数字射线照相技术；成像技术1 数字射线照相技术在工业射线无损检测中的优势相较于传统胶片照相技术，数字射线照相技术具有一系列的优点，具体来讲，包括这些方面：一是可以長期的重复使用CR和DR成像，不管是CR成像系统用IP成像板，还是DR成像系统用CCD、CMOS等检测器，都可以长期重复的使用；依据相关的研究表明，IP成像板最高可以使用10000次，CMOS、CCD以及非晶硅等检测器也可以使用很长的时间。
二是射线有着很好的感光灵敏度，并且有着很大的宽容度，相较于传统胶片照相技术来讲，数字射线照相的射线感光灵敏度要更高，甚至会高出十几倍，这样只需要较少的曝光量即可，并且还可以有效的缩减曝光时间，辐射防护方面也较好。
此外，数字射线照相技术可以一次扫描十分大的动态范围，并且有着较大的曝光宽容度，这样就不会出现一些曝光过度等问题。
如果工件材料厚度有着较大的差异，那么一次曝光，就能够将厚薄区域的细节给同时显示出来。
三是更利于环境保护，数字射线照相技术在应用的过程中是不需要任何化学加工药液的，这样废液和废水就不会出现，就不会破坏到环境。
四是使用起来比较的方便，数字射线照相技术的自动化操作水平比较高，人们学起来也比较的简单，这样就可以让工作质量得到有效的保证。
五是摄像处理比较的便捷，影像质量也可以得到有效的提高，可以利用电子计算机来有效的处理数字影像，比如对影像的密度、对比度等进行改变，还可以进行一些其他的数学增强处理，比如提高影像清晰度等等，从而利于成像质量的提高。
2 数字射线照相技术成像系统的分类和工作原理在通常情况下，数字射线照相技术有着很多的成像系统和成像方法，本文抽取了几种进行介绍。
数字X线检查技术讲义.
灰阶（gray level）：
在照片或显示器上所呈现的黑白图像上的 各点表现出不同深度灰色。把白色与黑色 之间分成若干级，称为“灰度等级”，表 现的亮度（或灰度）信号的等级差别称为 灰阶。
DR与CR的共同点都是将X线影像信息 转化为数字影像信息，其曝光宽容度相 对于普通的增感屏-胶片系统体现出某些 优势。
CR和DR由于采用数字技术，动态范 围广，都有很宽的曝光宽容度，因而 允许照相中的技术误差，即使在一些 曝光条件难以掌握的部位，也能获得 很好的图像；
CR 和 DR 可以根据临床需要进行各种图像 后处理，如各种图像滤波，窗宽窗位调节、 放大漫游、图像拼接以及距离、面积、密 度测量等丰富的功能，为影像诊断中的细 节观察、前后对比、定量分析提供技术支 持。
（三）分辨力
1、时间分辨力：又称动态分辨力，是指成像系统对 运动部位成像的瞬间显示能力。时间分辨力越高，对 动态组织器官的成像显示能力越强，影像越清晰。 2、密度分辨力：又称低对比分辨力，是从影像中所 能辨别密度差别的最小极限，是对影像细微密度差别 的辨别能力。密度分辨力常以百分比（%）表示。 3、空间分辨力：又称高对比分辨力，是从影像中可 辨认的组织几何尺寸的最小极限，是对影像空间细微 结构的辨别能力。它是表示一幅图像质量的量化指标， 常用毫米（mm)、单位距离内的线对数（LP/mm) 或单位距离内的像素数（pixels/mm）等表示。
事实上， CR 和 DR 系统在相当长的一段 时间内将是一对并行发展的系统。
数字化X线影像技术的特点
第一，它最突出的优点是组织结构分辩率 高，图像清晰、细腻，医生可根据需要进 行诸如数字减影等多种图像后处理，以期 获得理想的诊断效果。
射线数字成像(DR)技术课件
4) 应用
线阵探测器主要应用于医学层析成像 （CT, Computed Tomography）、工业2D-CT成像、 海关集装箱检测以及包裹检测等方面。
线阵探测器成像系统也用在工业成像检测中， 目前常用于锅炉焊管的对接焊缝检测中。
3、射线数字成像像质的评价
3.1 像质影响因素
（1）像素尺寸 （2）焦点大小 （3）信噪比 （4）透照参数 （电压、曝光量、几何参数） （5） 动态范围 （6）噪声 （7）坏像素 （8）数字探测器响应不一致性
4.2 JB/T4730.11
4.2.1 概述
目的：代替胶片照相，提高检测效率
基本原则：基于4730.2检测技术等级 质量分级的要求
4.2.2 与4730.2的相同点
（1）透照参数选择的原则 （2）图像质量等级的评定 （3）检测技术等级 （4）像质计灵敏度的要求
4.2.2 与4730.2的主要区别 （1）术语和定义 （2）人员的要求
1.3 射线数字成像分类（DR）
按照数字探测器的成像技术分为：
➢ 直接转换技术 ➢ 间接转换技术
1） 直接转换
射线光子 数字信号 数字图像
射线光子透照物体后，在数字探测器中 直接把射线衰减信息转变为数字信号，经 计算机处理后以数字图像的形式显示。
2） 间接转换
射线光子 可见光 数字信号 数字图像
射线数字成像（DR）技术
➢ 射线检测分类 ➢ 射线数字成像检测系统 ➢ 射线数字成像像质评价 ➢ JB/T4730.11标准
1、 射线检测分类
现有检测系统
1、胶片照相检测系统 2、图像增强器检测系统 3、CR检测系统 4、DR检测系统 5、CT检测系统 6、康普顿背散射检测系统
1.1 按射线成像结果分类
数字化X射线照相检测技术
数字化X射线照相检测技术作者：高超来源：《硅谷》2011年第07期摘要：主要研究数字化X射线照相检测技术。
首先介绍X射线检测，接着引出数字化X 射线成像检测技术，对其基本原理以及DR系统的组成做较为详细的介绍；然后介绍DR探测器的工作原理；最后简要介绍CR检测技术并将DR检测技术和CR检测技术进行比较，从而得出DR检测技术在无损检测和评估方面将有很好的发展前景。
关键词： DR；射线成像探测器；射线检测；无损检测中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410013－010 引言从1895年德国物理学家伦琴首次发现X射线到现在的110多年的时间里，利用X射线进行检测已经有百余年的历史。
如今X射线已被广泛应用于医学，工业和科学研究等许多领域。
在2009年英国伦敦科学博物馆举办的过去百年内最具意义，能够改变世界的十项发明评选活动中，X射线的发明位居榜首，由此可以看出X射线的发明对人类有着巨大的贡献。
X射线是一种波长很短，频率很高的电磁辐射，X射线检测原理是利用X射线具有较强的穿透能力，穿透被测物的射线带有反映被测物内部结构的信息，通过射线强度的变化来检测与评判材料或工件内部各种宏观或微观缺陷的性质，大小和分布情况。
在工业中，X射线可用来进行探伤，但是长时间受X射线辐射会对人体造成伤害。
X射线可激发荧光，使气体电离，使感光乳胶感光，所以可用电离计，闪烁记数器或感光乳胶片等检测；晶体的点阵结构对X射线能够产生显著地衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构和各种缺陷的重要手段。
在X射线无损检测中，数字化X射线照相检测（Digital Radiography，简称DR）技术已经获得了广泛的应用。
为射线实时成像检测和实现待测工件的自动化定量检测与评估提供了有效的手段，DR的基础是射线成像技术，DR检测技术不仅仅指单个系统和单项技术，广义的指整个具有数字图像处理功能的射线成像系统。
X射线数字成像检测原理及应用
测量精度高：0.01mm;
国家质量监督检验检疫总局
中国特种设备检测研究院
测量注意事项
CSEI
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%
9.6 8.3
油浆
8.8
同上
8.3
国家质量监督检验检疫总局
中国特种设备检测研究院
CSEI
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。
CSEI
数字成像检测与胶片照相在射线透照原理 上是一致的，均是由射线机发出射线透照被检 工件，衰减、吸收和散射的射线光子由成像器 件接收。不同点在于成像器件对于接收到的信 息的处理技术：胶片照相是射线光子在胶片中 形成潜影，通过暗室的处理，利用观片灯来观
国家质量监督检验检疫总局
中国特种设备检测研究院
管线腐蚀问题
CSEI
电力、化工企业管道网络在高温、高压及腐蚀性介质 中运行时，管道网络的很多部位会发生腐蚀侵蚀：直 管段的腐蚀坑点、弯头处的冲刷腐蚀及管道支架或托 架下的腐蚀，这些腐蚀会直接导致管道网络的局部破 损而引发重大设备或人身伤亡事故，给企业造成重大 经济损失；
《数字化x射线成像》课件
数字化更环保，信息存储容易，读片速度更快，还可以增强图像对比度和分辨率
数字化 X 射线成像原理与方法
1
X 射线成像原理
通过对被探测物质的不同吸收能力来获得影像。密度大的物质阻挡X射线较多而 显示浓黑，密度小的物质则几乎不会阻挡X射线而呈现明亮
2
数字化 X 射线成像的方法
可通过平板探测器、耐压防水影像器、高分辨率数字相机等方式获得产品信息。 每种方式取决于测试对象防水等级以及灵敏度等技术指标
结论
1 数字化 X 射线成像对生产和研究的影 2 数字化 X 射线成像的前景与挑战
响
数字化 X 射线成像技术的未来展望很好，好
数字化 X 射线成像技术可以用于广泛的领域，
处明显，但高生产效率
安全性问题、成本问题等。
和检测精准度
3
数字化 X 射线成像的显示方式
获得数字影像后，需要进行图像处理，再通过显示屏输出。包括增强对比度、清 晰度和降噪处理，同时还支持3D成像。
数字化 X 射线成像的应用
医学影像学
用于检测病人内部器官和组织结 构，其广泛应用范围拓宽了现代 医学的边界
工业无损检测
可用于检测铝合金、聚合物材料 等在制造中的缺陷情况。能够发 现肉眼无法察觉的微小裂缝或潜 在缺陷
数字化 X 射线成像
数字化X射线成像技术是一种高分辨率的图像检测技术，利用数字探测器代替 传统的胶片探测器。它可以用于医学影像学、工业无损检测和安全检查等领 域。此PPT将介绍其优势、应用和发展趋势。
背景介绍
传统成像技术存在的问题
胶片易受辐射、易过期、易破损、易丢失。读片效率低，会影响确诊时间和治疗进度
安全检查
可用于检测行李和行人中的潜在 安全隐患，避免恐怖主义和贩毒 活动
数字X线检查技术课件
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
4、CR系统更适用于X线平片摄影，其非 专用机型可和多台常规X线摄影机匹配使 用，且更适用于复杂部位和体位的X线摄 影；
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
CR系统的激光阅读器分为暗盒型 （cassette type）和无暗盒型（noncassette type）两种。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
第三，数字化X线机形成的数字化图像比传 统胶片成像所需的X射线计量要少，因而它 能用较低的X线剂量得到高清晰的图像，同 时也使病人减少了受X射线辐射的危害。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
一、CR系统构造
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
CR（computed radiography）系统使用成 像板（imaging plate，IP）为探测器，利 用现有的X线设备进行X线信息的采集来实 现图像的获取。它主要由X线机、成像板、 图像阅读仪、图像处理工作站、图像存储 系统和打印机组成。
DR(Digital Radiography)，即直接数字化X 射线摄影系统，是由电子暗盒、扫描控制器、 系统控制器、影像监示器等组成，是直接将 X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像， 是一种广义上的直接数字化X线摄影。
无损检测新技术-数字X射线检测技术简介
无损检测新技术-数字X射线检测技术简介夏纪真无损检测资讯网 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442摘要：本文简单介绍了数字X射线检测技术的种类、基本原理与应用关键词：无损检测数字X射线检测1 综述数字X射线检测（Digital Radiography，简称DR）可以分为：以图像增强器为基础的X 射线实时成像（Real-time Radiography Testing Image，缩写RRTI）、采用成像板（IP板）的模拟数字照相成像（Computed Radiography，简称CR）、采用电子成像技术的直接数字化X射线成像（DirectDigit Radiography，简称DR）以及将X射线照相胶片经扫描转为数字图像（FDR）。
2 以图像增强器为基础的X射线实时成像（RRTI）以图像增强器为基础的X射线实时成像系统采用图像增强器代替射线照相的胶片或者旧式工业电视的简单荧光屏来实现图像转换，可以实现实时检测。
系统主要由用于产生X 射线的X射线机系统（包括高压发生器、微焦点或小焦点的恒电位X射线机、电动光栏、循环水冷却器等，以投影放大方式进行射线透照）、图像增强器系统（X射线接收转换装置，将隐含的透过金属材料的X射线检测信号转换为可见的模拟图像）、进行信号处理及重构数字化图像的图像处理工作站（包括计算机、图像采集板卡、图像处理软件及系统软件与控制软件等，同时集成了整机控制，包括射线控制面板在内的所有控制面板和操作面板，射线透视的结果在显示器屏幕上显示，检测图像可以按照一定的格式储存在计算机硬盘、移动硬盘、U盘内或刻录到光盘上而长期保存）、检测机械工装、PLC电气控制系统、现场监视系统等六大部分组成。
典型的工业X射线实时成像检测系统结构原理示意图图像增强器是X射线实时成像检测系统中除X射线源外最关键的元件。
图象增强器由外壳、射线窗口、输入屏（包括输入转换屏和光电层，目前常用碘化铯晶体或三硫化二锑、碲化锌镉、硒化镉、氧化铅、硫化镉、硅等对X射线敏感的光电材料制作）、聚焦电极和输出屏组成。
无损检测之X射线数字成像检测技术
无损检测之X射线数字成像检测技术无损检测之X射线数字成像检测技术9.X射线数字成像检测技术计算机数字图像处理技术的原理可用两个“转换”来概括：X射线穿金属材料后被图像增强器所接收，图像增强器把不可见的X射线图像转换为可视图像，转换过程实为“光电效应”，称为“光电转换”；可视图像的载体是模拟量，它不能为计算机所识别，如要输入计算机进行处理，则需将模拟量转换为数字量，进行“模数转换”，再经计算机处理将可视图像转换为数字图像，其方法是用高清晰度电视摄像机摄取可视图像，输入计算机，进行“模数转换”，转换为数字图像，再经计算机处理，以提高图像的灵敏度和清晰度，处理后的图像显示在显示器屏幕上，显示的图像能提供检测材料内部的缺陷性质、大小、位置等信息，在显示器屏幕上直接观察检测结果，按照有关标准对检测结果进行缺陷等级评定，从而达到检测的目的。
X射线数字成像方法与X射线胶片照相方法在基本原理上是相同的；胶片照相方法是X射线穿透工件，部分射线能量被材料吸收，其余的射线能量穿过工件后使胶片感光，在底片上产生黑度差异的影像，从而达到检测目的；而X射线数字成像方法同样是X射线穿透工件，部分能量被材料吸收，其余的射线能量则经图像增强器转换为可见图像，经计算处理后，在显示器屏幕上观察检测结果。
可见它们产生的机理是一致的。
但是，在表现形式上却有所不同，主要表现为：（1）检测的载体不同X射线胶片照相方法的检测载体是胶片，而X射线数字成像方法的检测载体则是计算机。
（2）检测结果的显示媒体不同X射线胶片方法检测结果的显示媒体是底片；而X射线数字成像方法检测结果的显示媒体则是计算机的显示器。
（3）检测影像（图像）大小不同X射线胶片照相方法检测的影像基本是实物原样大小的影像；而X射线数字成像检测的图像则是放大的。
（4）X射线曝光方式不同由于设备和工艺方法的原因，X射线胶片照相的曝光方式是间断的，曝光时间与间歇时间比不小于1:1；而X射线数字成像则可以做到较长时间连续曝光。
数字化X线成像技术
数字成像技术的基础
数字成像技术的基础
X射线管
实际焦点：指阴极灯丝发射的电子打在靶面的面积 有效焦点：通过靶面垂直折射的焦点是有效焦点,就是通常说的焦点,靶面
角度越小焦点越小,成像越清楚,靶面角度越大则反之. 目前常用为双焦点：0.6/1.2mm
数字成像技术的基础
阳极热容量： 指阳极靶面的散热能力，用KHU或MHU表示，如
230KHU/300KHU/350KHU等。
Hale Waihona Puke 数字成像技术的基础高压发生器
• 发生器类型，如高频逆变 25KHz
• 发生器功率，如64KW • 千伏范围，如40～150KV • 毫安范围，如10～640mA • 曝光时间范围，如1mS～8S • 自动曝光程序，APR • 技术选择，如KV with AEC
➢ CR的制造商：传统胶片生产商 Fuji. Kodak. Agfa. Konica 研制方向：用成像板替代X线胶片
➢ DR的制造商：多为X线设备制造商 GE .SIEMENS、飞利浦 研制方向：用光电信号转换技术获取图像
传统胶片检查
病人进 检查室
第一次 曝光
最后一次 曝光
洗出第一张 胶片
洗出最后 一张胶片
数字成像技术的基础
量子检测效率（DQE）：
➢表示探测器的性能，即所给剂量实际给予图像 的百分比 。如：65％
DQE＝探测器输出SNR / 探测器输入SNR ➢ 综合评价影像对比度、噪声特性、空间分辨率 和入射剂量
➢和影像质量呈正比、患者剂量呈反比
数字成像技术的基础
动态范围：即宽容度，是能够显示为信号强度不同的从最小到最大辐射
计算机X线摄影（CR临）床应用
CR在乳腺摄影的应用
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1. 常规胶片照相与数字射线照相
1.1 常规胶片照相
胶片照相是工业射线照相的主要方式。 胶片照相法的不足
检测周期长(布片、暗室处理等)、检测效率低 成本偏高(胶片价格上涨快) 底片保管困难 底片难以共享、不利于环境保护等。
射线检测的发展趋势：数字射线照相检测
典型代表：射线CR和DR
1.2 数字射线照相
什么是数字射线照相？ 射线数字成像（ray digital radiography）
是指采用射线数字探测器接收射线，可输 出数字图像并进行数字图像处理的一种成 像方法。 典型特征是检测结果是数字化图像。
数字图像
时间上离散
像素
数字图像
x y
f(x,y)
f(x,y)表示数字图像在 (x,y)坐标处的亮度值
亮度值取决于量化位数 和射线强度
量化位数(bit)
8位：0-255 16位：0-65535
位数越高，量化越准确 ，但占用空间越大
模拟图像与数字图像
模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的 图像。
射线照相得到的底片图像就是模拟图像； 数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数
字表示的图像。 特点：时间和幅度都是离散化的。
3.3线阵DR成像原理
荧光屏或闪烁体接受入射X射线的能量，发出可 见光，感光二极管受到可见光的照射，产生电压 信号。该信号经过集成电路的处理变成14位(或 16位)的数字信号发给计算机。
闪烁体/荧光物质+光电二极管
被检物体
线阵探测器
射线源
计算机
辅助 系统
3.4 线阵DR工作过程
线阵探测器的扫查方式是线型扫描，每次扫描结果 是一条直线，一条条直线排列组成一幅图像。检测 时工件移动，经过相对固定的线阵探测器的扫查， 得到一幅连续的图像。该装置的动态范围大(相当于 胶片宽容度)，超过了普通胶片，可以获得更多的图 像细节信息，图像质量完全达到了胶片照相的效果
1.5 胶片照相与数字射线照相的对比
胶片与探测器 原子与比特(Bit) 颗粒与像素 黑度与灰度 底片与数字图像 检测工艺的变化 检测报告的变化
检测工艺的变化
采用数字射线成像时，包括 射线源到工件的距离 方法 基准灰度的选取 信噪比 合格图像的质量要求等工艺指标都将发生
光发射，光电层将荧光能量转换为电子发射。发 射的电子在聚焦电极的高压作用下被聚焦和加速 ，高速撞击到输出屏上。输出屏将电子能量转换 为可见光发射。输出屏上的可见光图像，经光学 系统由摄像机拾取，将图像信号转换为视频信号 ，经A/D转换后送入图像处理单元。 转换过程：射线 荧光 电子 荧光
2.4系统主要指标
2.6优点与局限性
优点： 实时 不使用胶片 检测结果数字化 局限性： 空间分辨率和清晰度低于胶片射线照相 体积较大、不灵活 设备一次投资较大
3. 线阵列射线DR技术
3.1线阵列射线DR检测系统
1
2
7
3
4
6
5
1—X射线管 2—准直后的X射线束 3—工件 4—传动装置 5—LDA探测器 6—数据采集和控制系统 7—显示器
1.3数字射线照相技术种类
面阵列探测器成像技术 线阵列探测器技术 积累型CCD成像探测器技术 图像增强器+CCD成像技术。
1.4 数字射线检测的优点
检测结果数字化，降低了废片率， 低剂量化。 量子检测效率高于胶片，以德国德尔公司的CR
35为例，CR成像的曝光时间仅仅为一般胶片的 1/3-1/2，曝光量减少近60%，降低了X射线机的 负荷，相对地延长了X射线机的使用寿命。 不需要胶片，不需暗室处理，更环保经济。 远程评片 现状：数字射线成像在我国应用远不如胶片照 相，在于数字射线检测的灵敏度低于胶片照相的 灵敏度，技术、工艺准备上不足。
225kV X射线工业DR/CT系统
3.2系统构成
该系统一般由 射线源 机械装置 线阵列探测器 图像采集、显示与处 理单元等构成。
线阵列探测器是该系 统的核心器件。可以是 非晶硅、非晶硒，或闪 烁体与CCD、CMOS构 成的线阵列探测器。
线阵探测器是将一种 新型的射线探测元件排 列成一个阵列，并将它 们直接与一块大规模集 成电路连接在一起，同 步完成射线接收、光电 转化、数字化的全过程 。
该系统可以采用静态检测方式和动态方式获得检 测图像。
该系统的动态范围可以达到2000：1。 图像增强器输入屏的不清晰度一般在0.3mm左右 • 中心空间分辨率的典型值为4～6Lp/mm（线对/
毫米）。 为了获得高空间分辨率，需要采用小或微焦点射
线源以及适当的放大倍数。
2.5发展趋势
工业X 射线影像增强器和一台高分辨率CCD 数字摄像机组成，可传输视频信号和数字信 号进行图像处理。
2.2 图像增强器射线实时成像检验系统
增强亮度
1-射线源；
2-工件与机械驱动系统；
3-图象增强器； 4-摄像机
5-图象处理器； 6-计算机； 7-显示器
系统构成
射线源 机械装置 图像增强器 图像采集和处理单元 显示和存储单元 控制单元
2.3工作原理
原理
输入转换屏吸收入射射线并将其能量转换为荧
变化。
检测报告的变化
数字射线成像的检测报告不再包含暗室处理 的操作，包括 数字图像 灰度 信噪比 焦距 验收标准等内容应体现在检测报告中。
2. 图像增强器的数字成像系统
2.1 早期的射线实时成像检验系统
荧光屏
射线照射荧光物质产生荧光 将X射线照相的强度分布转换为可见光图像
不足： 图像亮度低 颗粒粗 对比度低 细节显示不清 灵敏度远低于胶片图像 限制了实际应用
第7章 射线数字成像检测技术
主要内容
1. 常规胶片照相与数字射线照相 2. 图像增强器的成像系统 3. 线阵列DR技术 4. 平板探测器（面阵列）DR技术 5. 射线数字成像系统 6. 射线数字成像系统的主要性能指标 7. 射线数字成像基本技术 8. 图像质量、评定及存贮 9. 平板DR检测工艺卡 10. 胶片/CR/DR对比 11. 射线检测技术的发展方向 12. 数字射线照相需要解决的问题