非胶片射线检测技术(续)

 2　数字射线成像

2.1　概述

    数字图像其实就是一组计算机采集和储存的二进制数据。应用数字成像有诸多优点:①能大大缩短曝光时间。②能将图像处理用于分析和评定检测结果。③能大大减少数据储存体积,改善存档质量。在数字射线照相中,组成图像的信息可由传感器直接捕获,也可通过光致发光体(磷光体)或扫描普通胶片间接获取。图像分析模式的误区和制约可能来自探测器类型及处理方式。数字图像的三项基本特征是:空间分辨率、对比灵敏度和信噪比。每一可辨识的特征对应于图像中被测强度的某种变化。

    要确定该强度变化是来自被检工件结构特点或内部缺陷,还是来自图像采集过程中的某种人为现象,需要评价上述三项采集图像的特征是射线照相技术、检测方式以及检测图像各道处理程序的综合结果。

2.2　基本特征

2.2.1　分辨率

    (1)像素数字图像由称为像素的数据点组成,每一像素均可用一定位宽的数据处理,例如8,12或16bit。像素大小定义为系统的空间分辨率。单位面积的像素越多,分辨率就越高。例如,用相同几何条件,透照相同试件,由512×512像素组成的图像,其分辨率与1 024×1 024像素组成的图像相比,前者为后者之半。若要求分辨率高于给定系统可得值,则相同像素数可成像较小面积,因而可有效减小像素尺寸。

    (2)数值表示　分辨率常用μm或每毫米线对数(Lp/mm)表示。两种数值的转换关系见表1。Lp/mm是空间分辨率的一种表示。线对是指X射线“不透明”线与相邻等宽“透明”间距的组合。“不透明”线常用附在玻璃或塑料基片上的铅箔制成,以提供高主体对比度。

2.2.2　对比度

    比特深度,即位深度,每一像素中可计数的分离信号,定义为系统的对比分辨率的限值。例如,16bit的数据图像与12bit的数据图像相比,前者对比分辨率较高,能识别工件或图像中更细微的对比度变化。系统的有效动态范围是指对比度特性的实际限值。有效动态范围受限于读出噪声和基底散射值,用公式表示即:Ξ= Bd-Nr-Ns

    式中Ξ为有效动态范围;Bd为位深;Nr为读出噪声;Ns为背景散射值。有效动态范围是检测人员使用给定系统和给定技术可获得的最佳对比度特性。

2.2.3　参量相关性

    设计系统性能要求时,必须考虑空间分辨率和对比分辨率。例如,对于像素>3 048μm的系统,即使其对比灵敏度可小于2%,也无法检出小于该值的细节。系统能检出工件对比度或密度中的小变化,但不能检出小于其像素尺寸的细节。反之,若系统可有小到足以检出小细节的像素尺寸,它也须有足够的对比分辨率检出所要求检出的密度变化。两变量均须考虑,两变量相互关联。