无损检测之Ｘ射线检测实时成像技术分辨率

2.7 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等 ，两台计算机用缆线连接。计算机硬件的基本配置要求奔腾Ⅲ600以上，256M内存，20G硬盘，并配软驱、光驱、打印机和刻录机;软件环境要求在windows2000操作系统下运行。

2.8 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。

2.9 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因素，再结合本单位的产品特点和产品的技术质量检验标准以及自身的经济条件来选择适合本单位使用的X射线实时成像系统。

3 X射线实时成像系统的分辨率

3.1 系统分辨率

可以用多项技术性能指标来评价X射线实时成像系统的质量特性，例如系统分辨率、灵敏度、最高承受电压、系统的稳定性、系统的连续工作时间、图像的采集和图像处理速度、检测效率、图像一次性检测范围(长度×宽度)、图像的动态范围、系统抗干扰性、系统的工作寿命、系统的价格性能比等多项指标，其中系统分辨率是重要的指标，系统中的每一个子系统发生变化，都会引起系统分辨率综合性能的变化，所以，抓住了系统分辨率这个综合指标，就等于抓住了X射线实时成像系统的关键。系统分辨率指标是X射线实时成像整个系统性能的综合反映，系统分辨率越高，表示系统的技术性能越好。系统分辨率是系统设备客观性能的反映，仅与系统的构成及其性能有关，与检测工艺方法无关，所以，系统分辨率也称为固有分辨率。随着系统设备的老化，系统分辨率也会衰退，因此，对系统分辨率应定期进行测试。系统分辨率可以用分辨率测试卡直接在系统中测试出来。

3.2 实时成像系统分辨率的测试方法

将分辨率测试卡紧贴在X射线接收转换装置(例如图像增强)器输入屏表面中心区域，线对栅条与水平位置垂直(或平行)，按如下工艺条件进行透照，并在显示屏上成像：

(1) X射线管焦点至图像增强器输入屏表面的距离不小于700mm;

(2) 管电压不大于40kv;

(3) 管电流不大于2mA;

(4) 图像对比度适中。

在显示屏上观察测试卡的影像，观察到栅条刚好分离的一组线对，则该组线对所对应的分辨率即为系统分辨率，系统分辨率的单位是"线对/毫米"(LP/mm)。

系统分辨率也可以用系统清晰度(单位是mm)来表述，它们之间的换算关系是"互为倒数的二分之一"。

3.3 系统分辨率的作用

系统的设备配置确定之后，系统分辨率便是一个确定的参数。在实时成像检测工艺中，通常是以系统分辨率作为已知参数来确定其他检测参数，例如 ，实时成像检测的图像通常是放大的图像，确定图像放大倍数就需用到系统分辨系(或系统不清晰度)：

Mopt表示实时成像检测工艺中的最佳放大倍数，Ui为系统不清晰度，d为射线源的焦点尺寸，均为已知数，代入公式即可算出Mopt ，令Mopt =M，这样很快就可以确定检测放大倍数M。

3.4 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、AB、B三个级别来管理，A级的系统分辨率指标可定为≥1.4LP/mm ，用于普通产品的X射线实时成像检测，例如汽车铝合金轮毂、炼铁高炉炉衬耐火砖以及食品罐头的检验;AB级的系统分辨率指标可定为≥2.0LP/mm，用于较重要和产品的检测，例如锅炉压力容器压力管道对接焊缝的检测，汽车零部件、电子元器件的检测 ;B级的系统分辨率定为≥3.0LP/mm，用于重要产品的检测，例如核工业产品、航空航天器材的检测。

4 图像调制传递函数

从信息论的观点来看，图像的像素是检测图像的信息载体，像素可以具有不同的灰度级别，像素的多少以及灰度分布的组合构成检测的信息，检测图像的质量(或信息)可以通过系统本身的传递特性反映出来。根据傅立叶级数和图像信息理论，提出调制传递函数作为系统质量或图像质量(信息)的评价依据。

4.1 调制度(MTF)

调制度原本是无线电学中的概念，引用到射线检测中来它就是对比度。被检测物体成像对比度的再现能力用调制度来表征，其定义是：图像中最大灰度与最小灰度之差和最大灰度与最小灰度之和的比值，用MTF表示：

式中：

MTF --- 调制度 (0≤MTF≤1)

I1 --- 最大灰度

I2 - -- 最小灰度

调制度与分辨率的关系可以用调制传递函数MTF曲线表示：

图1 调制传递函数MTF曲线

调制传递函数可用MTF曲线来表示，横座标是分辨率，纵座标是对比度。分辨率越小，MTF越大;分辨率越大，MTF越小。当分辨率大到一定程度时，MTF趋近于零(表示图像分辨率的线条间距小到几乎分辨不清)。这种程度到达得越迟表示图像分辨率越高。在X射线实时成像检测中通常将灰度设定为8bit(28)即256级，试验表明，正常人的眼睛能够分辨的最低调制度为5% ，通常以MTF为8%时对应的分辨率为图像极限分辨率。

4.2 MTF函数的传递作用

调制传递函数的作用有三：其一，MTF曲线提供的信息是客观的;其二，对比度和分辨率是能够测量的;其三，MTF反映的信息是能够传递的，即系统中各个阶段的图像质量有再现性，并且这种传递能够用简单摰訑方法来获得。因此MTF函数是较客观和全面评价图像质量的一种方法。通常用MTF的函数来解释系统的配置或图像质量现象，用MTF函数为图像处理提供理论基础。

4.3 提高X射线实时成像系统分辨率的基本方法

为提高系统分辨率，系统设备的配置应尽可能选用高MTF的子系统，且各子系统MTF应尽可能互相匹配，如果有一个子系统MTF较低，则会影响整个系统的分辨率(可谓是"木桶效应");尽可能减少子系统的数量，尽可能选用集成器件。

5 X射线实时成像技术展望

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片质量相媲美，且由于使用光盘作为储存介质，检测成本大大降低，受到使用单位的欢迎，有不少未使用的单位也跃跃欲试;但是X射线实时成像系统的设备一次性投资较大，特别是一些关键部件如工业用的图像增强器、高清晰度的CCD摄像机、LDA线阵扫描探测器、CMOS传感器基本上还不能国产化，因此整个系统的设备价格降不下来，成为制约X射线实时成像技术发展的撈烤睌。实时成像技术与数码相机技术有许多相同之处，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统能够早日实现国产化，把价格降下来，使数字化的X射线实时成像检测技术能够进入更广泛的应用领域。