工业射线视频成像的噪声抑制方法

　　图像增强器与CCD构成的工业电视检测系统能实时在线显示被检件内部质量,适于工件的快速动态检测。但由于系统的成像过程复杂,易受到外界的干扰,加之微光像增强器的自身特点,使系统的动态范围较小,对比灵敏度较低,噪声较高。

　　笔者分析了射线视频成像系统的噪声来源,对比了抑制噪声的各种方法,提出在校正系统不一致性的基础上,再对随机噪声进行递归滤波的方法。

　　1　射线视频成像检测系统分析

　　1.1　射线视频成像过程

　　X射线图像增强器是通过图像增强管将X射线转化为可见光,然后经过CCD相机转化为视频信号输出。

　　输入的X射线经过转换屏后,发生线性变换,转变为光电子;再经过电子光学系统聚焦和(MCP)电子倍增,以高电子能轰击末端荧光屏;最后经CCD转变为电视图像。即射线视频图像的产生经历了电子转换、电子倍增器增强和荧光屏电光转换三次线性变换。

　　1.2　影响成像质量的主要因素

　　1.2.1　系统不一致性因素影响

　　图像增强器成像过程中产生图像信息变换,可以定义为X射线成像器件的输出亮度转换,则:

　　式中C———X射线增强器的亮度转换因子;

　　L———屏输出亮度;

　　P0———输入剂量率;

　　t———输入窗X光透过率,%;

　　yk———X射线光阴极量子效率,%;

　　Gm———MCP电子增益;

　　Vp———荧光屏电压,V;

　　yp———荧光屏转换效率,lm/W;

　　E———光子的能量。

　　由式(1)可以得到,图像增强器对X射线响应的是多次线性变换的过程。由于图像增强器中各个电子器件固有缺陷和不均衡性及面阵CCD芯片各个像元间的开启电压、感光有效面积以及光洁度等存在差异,造成了成像质量的不一致性[3]。

　　1.2.2　随机噪声的影响

　　射线视频成像中由于光子涨落、光电转换过程中的量子噪声以及CCD的复位、视频信号量化等均会使系统产生不同程度的噪声。影响了图像的清晰度,造成图像信号变弱,信噪比降低,对比度变差。

　　2　射线视频噪声的处理方法

　　对探测器和CCD像元的不一致性所造成的视频图像固有噪声不能用多帧叠加处理来消除[2],必须通过对系统的不一致性进行校正才能进行抑制。而对于随机噪声,可以采取低通滤波的方法进行抑制。

　　2.1　像元固有噪声的校正

　　对于增强器加CCD构成的工业电视检测系统,线性成像过程可以简化为[3]