1、.X射線實時成像系統分辨率及其影響因素您好，歡送來到阿里巴巴商人博客產品產品公司生意經批發直達求購信息資訊論壇商友X射線實時成像系統分辨率及其影響因素2020/02/21 09：49概述了X射線實時成像系統的根本配置和反映系統質量特性的調制傳遞函數以及進步X射線實時成像系統分辨率的根本方法。關鍵詞：系統分辨率質量特性調制傳遞函數The Resolution and Influencing Factor in X-Ray Real Time Image System Zeng XiangzhaoNanhai Yuehai Steel Products Co.,Ltd Guangdong 5282

2、47Abstract：This article introduced the basic configure and the modulating transfer function which reflect the systemic quality speciality in x-ray real timeimage system,and introduced the basic technique for enhance the systemic resolution in X-Ray real time image system Keywords：System Resolution Q

3、uality speciality The modulating transfer function 1X射線實時成像系統X射線實時成像檢測技術作為一種新興的無損檢測技術，已進入工業產品檢測的實際應用領域。與其他檢測技術一樣，X射線實時成像檢測技術需要一套設備硬件與軟件作為支撐，構成一個完好的檢測系統，簡稱X射線實時成像系統。X射線實時成像系統使用X射線機或加速器等作為射線源，X射線透過后被檢測物體后衰減，由射線接收/轉換裝置接收并轉換成模擬信號或數字信號，利用半導體傳感技術、計算機圖像處理技術和信息處理技術，將檢測圖像直接顯示在顯示器屏幕上，應用計算機程序進展評定，然后將圖像數據保存到儲存介

4、質上。X射線實時成像系統可用金屬焊縫、金屬或非金屬器件的無損檢測。2 X射線實時成像系統的根本配置及影響因素X射線實時成像系統主要由X射線機、X射線接收轉換裝置、數字圖像處理單元、圖像顯示單元、圖像儲存單元及檢測工裝等組成。2.1 X射線機根據被檢測工件的材質和厚度范圍選擇X射線機的能量范圍，并應留有一定的的能量儲藏。對于要求連續檢測的作業方式，宜選擇直流恒壓強迫冷卻X射線機。X射線管的焦點尺寸對檢測圖像質量有較大的影響，小焦點可以進步系統分辨率，因此，應盡可能選用小焦點X射線管。目前探傷機廠可以提供的小焦點X射線探傷機是：160 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸0.4mm×0.4mm

5、；225 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸0.8mm×0.8mm；320 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸1.2mm×1.2mm；450 kV恒壓式X射線系統，焦點尺寸1.8mm×1.8mm。對焦點的要求也不宜過小，假設焦點過小且冷卻不好，焦點容易"燒壞"。2.2 X射線接收轉換裝置X射線接收轉換裝置的作用是將不可見的X光轉換為可見光，它可以是圖像增強器或成像面板或者線性掃描器等射線敏感器件。X射線接收轉換裝置的分辨率應不小于3.0LP/mm。X射線接收轉換裝置子系統又稱為圖像成像系統，按目前成像的技術程度可分為兩種。一種是以圖像增強器為主的傳統成

6、像器系統。圖像增強器為一種真空管，射線輸入屏由較薄的鋁或鈦材料制成，屏的基層涂有鈉Na-碘化銫CsI作為輸入閃爍體CsINa，它可以將不可光的X光圖像轉換為可見光圖像，再經過光電陰極板的作用將可見光圖像轉換為相應的電子束，電子束在高電壓作用下加速并聚焦于熒光輸出屏ZnCdS：Ag閃爍體材料，從而形成可視的檢測圖像。在輸出屏后端配有聚焦光學鏡頭和CCDcharge-coupled device電荷耦合器件攝像機，將可視圖像的模擬信號采集輸入圖像采集卡進展A/D轉換，再輸入計算機進展圖像處理。當前可供選用的圖像增強器按輸入屏直徑有225mm9、150mm6、100mm4三種；225mm9圖像增強器

7、直徑較大，視野寬闊，一次檢測長度較大，但明晰度較低，價格較高；100mm4圖像增強器直徑較小，重量較輕，便于攜帶式作業，且明晰度較高，但視野較狹小，一次檢測長度較小，工效較低；通常以選擇150mm6圖像增強器為宜。常用的CCD攝像機有晶片為1/2、分辨率為752×582線和晶片為1/3、分辨率可到達1000×752線的CCD攝像機，目前更高明晰度的CCD攝像也已新近上市。另一種是基于線陣掃描探測器LDA-linear diode arrays線陣探測器的成像系統，LDA含有大量的電子元件和成像點，主要由發光晶體、光電二極管陳列，前端數據采集系統等組成，X射線閃爍體材料常用晶

8、體有基于磷屏的釔、GdWO4和CsI可以將X射線轉換為可見光，晶體安裝在眾多的光電二極管外表并按一定規那么排列成為光電二極管陣列大規型集成電路，按掃描方式分為線掃描線陣列和面掃描面陣列。面陣探測器價格昂貴，目前多采用線陳列探測器。線陣掃描探測器LDA成像系統按照結合方式又分為兩種，一種是LDA成像系統直接與圖像采集要卡相結合，LDA成像系統采集的模擬圖像送到采集卡進展A/D轉換，再經計算機圖像處理，其工作原理根本與圖像增強器一樣，但LDA成像系統的分辨率比起圖像增強器成像系統的分辨率有較大的進步。另一種是LDA成像系統與CMODcomplementary metal-oxide-semicon

9、ductortransistor，互補金屬氧化物半導體晶體管傳感器相結合，一步完成射線光電轉換、數字采集的全過程，這種成像系統稱為LDA-CMOS射線數字直接成像系統。LDA-CMOS射線數字直接成像系統目前在各種成像系統中處于先進程度。LDA-CMOS射線-數字直接成像系統的轉換方式大大減少了信號長間隔 傳輸和轉換過程的信號干擾，且光電陣列像素尺寸很小，因此，空間分辨率得到很大的進步。線陣探測器-CMOS射線直接數字成像系統的造價比圖像增強器成像系統要高出許多，基于價格因素的考慮，對于普通產品的X射線實時成像系統多采用圖像增強器成像系統，而對于要求較高的產品可采用線陣探測器-CMOS射線直接

10、數字成像系統。如采用線陣探測器-CMOS射線直接數字成像系統，X射線機可不受小焦點的限制，X射線機的造價相對較低。因為是線掃描，像素是逐線掃描成像，幾乎不存在幾何不明晰度，因此，圖像明晰度大大進步；但是，由于逐線掃描，成像檢測速度較慢。如今國外有一種面陣列成像板，既可大大進步圖像的明晰和又能進步檢測速度，但價格昂貴，現多用海關集裝箱高能射線檢測裝置。2.3圖像處理單元圖像處理單元應具有圖像數據采集和處理功能。圖像數據采集方式可以是圖像采集卡或其它數字圖像合成裝置。圖像采集分辨率應不低于768×576像素，且保證程度方向分辨率與垂直方向分辨率之比為43；動態范圍即灰度等級應不小于256

11、級。圖像采集卡安裝在計算機中，主要作用是進展A/D轉換，將成像系統采集來的模擬信號轉換為能被計算機識別的數字信號成為數字圖像。常用圖像采集卡的采集分辨率多為768×576像素，動態范圍為8bit=256灰度級，隨著技術的開展，目前已有高分辨的圖像采集分辨率可到達1k×1K，動態范圍可到達12bit=4096灰度級。如選用高分辨率的圖像采集卡，能大大進步系統分辨系率，但價格較高。通常隨卡提供成像軟件。2.4圖像處理軟件圖像處理軟件應具有降噪、亮度比照度增強、邊緣增強等根本功能。圖像處理軟件應能適應相應檢測產品所規定的技術標準，具有圖像幾何尺寸標定和測量以及缺陷定位功能；在檢測

12、圖像中標定的缺陷位置與實際位置誤差應2mm，單個缺陷的測量精度為±0.5mm。圖像處理軟件根本上需要兩種，一種是控制軟件，其功能是通過數據總線發送命令來控制成像系統，這些命令包括工件動作指令、成像裝置的校準、從采集卡得到圖像、圖像平面尺寸校定、圖像實時采集、圖像的同步處理和圖像儲存等。根據視頻技術理論，圖像采集速度到達25幀/秒即視為實時成像。假設對工件只進展普查，那么可不起用圖像采集等指令。另一種是成像軟件，其功能是在計算機上顯示圖像，按所檢測工件的質量標準進展缺陷等級評定，同時生成工件檢測數據庫文件，輸出評定報告，再將檢測圖像和數據庫文件同時保存到光盤等儲存介質中去。假設檢測圖像

13、的采集分辨率很高，采集的動態范圍很大，那么圖像的數據容量很大，因此，成像軟件還應具有數據壓縮功能，由于檢測圖像是重要的技術資料，應采取無損壓縮，并應具有良好的解壓和回放再現功能。圖像處理軟件通常由X射線實時成像系統研制單位提供給使用單位，有條件的使用單位也可以自行開發圖像處理軟件。2.5圖像顯示單元圖像顯示采取黑白方式顯示圖像，顯示器點距不大于0.26mm，顯示器應為逐行掃描，刷新頻率不小于85Hz，圖像評定可選用1719顯示器，使觀察者的視野感到更舒適。2.6圖像儲存單元檢測圖像可儲存在數字光盤等介質中，儲存的數字圖像和有效信息不可修改和刪除，保存的數字圖像還應包含有原始的采集數據。對于要求

14、保存330年的重要檢測技術資料，應選擇CD-R一次性光盤，CD-R光盤的保存期可達50年，不能選擇CD-RW可擦寫光盤。2.7計算機的根本配置對于獨立的X射線實時成像系統至少應配置兩臺計算機，一臺用于圖像采集和圖像處理，另一臺用于圖像的評定和打印報告等，兩臺計算機用纜線連接。計算機硬件的根本配置要求奔騰600以上，256M內存，20G硬盤，并配軟驅、光驅、打印機和刻錄機；軟件環境要求在windows2000操作系統下運行。2.8檢測工裝或流水線為實現工件的連續檢測，應有必要的檢測工裝設備或流水線，且應具有較高的機械精度。2.9 X射線實時成像檢測系統的選擇實用的X射線實時成像檢測系統實際上是以

15、上X射線實時成像系統的根本配置及多個影響因素有選擇性的組合，不同的組合會有不同的造價和使用功能；使用單位可根據以上X射線實時成像系統的根本配置及影響因素，再結合本單位的產品特點和產品的技術質量檢驗標準以及自身的經濟條件來選擇適宜本單位使用的X射線實時成像系統。3 X射線實時成像系統的分辨率3.1系統分辨率可以用多項技術性能指標來評價X射線實時成像系統的質量特性，例如系統分辨率、靈敏度、最高承受電壓、系統的穩定性、系統的連續工作時間、圖像的采集和圖像處理速度、檢測效率、圖像一次性檢測范圍長度×寬度、圖像的動態范圍、系統抗干擾性、系統的工作壽命、系統的價格性能比等多項指標，其中系統分辨率

16、是重要的指標，系統中的每一個子系統發生變化，都會引起系統分辨率綜合性能的變化，所以，抓住了系統分辨率這個綜合指標，就等于抓住了X射線實時成像系統的關鍵。系統分辨率指標是X射線實時成像整個系統性能的綜合反映，系統分辨率越高，表示系統的技術性能越好。系統分辨率是系統設備客觀性能的反映，僅與系統的構成及其性能有關，與檢測工藝方法無關，所以，系統分辨率也稱為固有分辨率。隨著系統設備的老化，系統分辨率也會衰退，因此，對系統分辨率應定期進展測試。系統分辨率可以用分辨率測試卡直接在系統中測試出來。3.2實時成像系統分辨率的測試方法將分辨率測試卡緊貼在X射線接收轉換裝置例如圖像增強器輸入屏外表中心區域，線對柵

17、條與程度位置垂直或平行，按如下工藝條件進展透照，并在顯示屏上成像：1X射線管焦點至圖像增強器輸入屏外表的間隔 不小于700mm；2管電壓不大于40kv；3管電流不大于2mA；4圖像比照度適中。在顯示屏上觀察測試卡的影像，觀察到柵條剛好別離的一組線對，那么該組線對所對應的分辨率即為系統分辨率，系統分辨率的單位是"線對/毫米"LP/mm。系統分辨率也可以用系統明晰度單位是mm來表述，它們之間的換算關系是"互為倒數的二分之一"。3.3系統分辨率的作用系統的設備配置確定之后，系統分辨率便是一個確定的參數。在實時成像檢測工藝中，通常是以系統分辨率作為參數來確定其他

18、檢測參數，例如，實時成像檢測的圖像通常是放大的圖像，確定圖像放大倍數就需用到系統分辨系或系統不明晰度：Mopt表示實時成像檢測工藝中的最正確放大倍數，Ui為系統不明晰度，d為射線源的焦點尺寸，均為數，代入公式即可算出Mopt，令Mopt=M，這樣很快就可以確定檢測放大倍數M。3.4系統分辨率指標根據X射線實時成像檢測系統不同的配置，X射線實時成像檢測系統可分為A、AB、B三個級別來管理，A級的系統分辨率指標可定為1.4LP/mm，用于普通產品的X射線實時成像檢測，例如汽車鋁合金輪轂、煉鐵高爐爐襯耐火磚以及食品罐頭的檢驗；AB級的系統分辨率指標可定為2.0LP/mm，用于較重要和產品的檢測，例如

19、鍋爐壓力容器壓力管道對接焊縫的檢測，汽車零部件、電子元器件的檢測；B級的系統分辨率定為3.0LP/mm，用于重要產品的檢測，例如核工業產品、航空航天器材的檢測。4圖像調制傳遞函數從信息論的觀點來看，圖像的像素是檢測圖像的信息載體，像素可以具有不同的灰度級別，像素的多少以及灰度分布的組合構成檢測的信息，檢測圖像的質量或信息可以通過系統本身的傳遞特性反映出來。根據傅立葉級數和圖像信息理論，提出調制傳遞函數作為系統質量或圖像質量信息的評價根據。4.1調制度MTF調制度本來是無線電學中的概念，引用到射線檢測中來它就是比照度。被檢測物體成像比照度的再現才能用調制度來表征，其定義是：圖像中最大灰度與最小灰

20、度之差和最大灰度與最小灰度之和的比值，用MTF表示：式中：MTF-調制度0MTF1I1-最大灰度I2-最小灰度調制度與分辨率的關系可以用調制傳遞函數MTF曲線表示：圖1調制傳遞函數MTF曲線調制傳遞函數可用MTF曲線來表示，橫座標是分辨率，縱座標是比照度。分辨率越小，MTF越大；分辨率越大，MTF越小。當分辨率大到一定程度時，MTF趨近于零表示圖像分辨率的線條間距小到幾乎分辨不清。這種程度到達得越遲表示圖像分辨率越高。在X射線實時成像檢測中通常將灰度設定為8bit28即256級，試驗說明，正常人的眼睛可以分辨的最低調制度為5%，通常以MTF為8%時對應的分辨率為圖像極限分辨率。4.2 MTF函

21、數的傳遞作用調制傳遞函數的作用有三：其一，MTF曲線提供的信息是客觀的；其二，比照度和分辨率是可以測量的；其三，MTF反映的信息是可以傳遞的，即系統中各個階段的圖像質量有再現性，并且這種傳遞可以用簡單摰訑方法來獲得。因此MTF函數是較客觀和全面評價圖像質量的一種方法。通常用MTF的函數來解釋系統的配置或圖像質量現象，用MTF函數為圖像處理提供理論根底。4.3進步X射線實時成像系統分辨率的根本方法為進步系統分辨率，系統設備的配置應盡可能選用高MTF的子系統，且各子系統MTF應盡可能互相匹配，假設有一個子系統MTF較低，那么會影響整個系統的分辨率可謂是"木桶效應"；盡可能減少子系統的數量，盡可能選用集成器件。5 X射線實時成像技術