射线数字成像(DR)技术课件

射线数字成像（DR）技术Tel:Email:liang-li-

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Tel:Email:liang-li-1、射线检测分类Tel:Email:liang-li-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Tel:Email:liang-li-1.1按射线成像结果分类

模拟成像系统数字成像系统Tel:Email:liang-li-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。（1）胶片照相（Film-screen）使用“胶片”作为成像器件的射线成像系统

（2）工业电视（ImageIdentifyTV-IITV）采用图像增强器+CCD视屏相作为成像器件的射线成像系统。俗称：“工业电视”。Tel:Email:liang-li-2）数字成像系统成像结果为数字图像，可使用计算机进行后续图像处理。（1）直接数字成像系统（DR）使用“数字探测器”作为成像器件的射线成像系统数字探测器射线光子到数字图像的转换过程是由独立单元完成的。（2）间接数字成像系统（图像增强器、CR）射线光子到数字图像的转换过程是由分立单元分步完成的。Tel:Email:liang-li-1.2按检测系统与被检工件的运动状态分类（1）静态（止）成像静态成像是指对试件的同一部位进行曝光、成像。在一定的时间内，输出单幅、静止的图像。系统包括：胶片照相、DR、CR注：数字成像的时间要远远低于胶片照相的时间。Tel:Email:liang-li-（2）动态(实时)成像

动态（实时）成像是指以一定幀频的采集速率实现连续成像。被检工件通过机械扫描装置与检测系统装置做相对连续运动（旋转或平移），射线源连续发射线，射线成像器件对不同位置的试件进行连续曝光，连续的采集并显示不同检测位置的图像。Tel:Email:liang-li-注：实时成像人眼在观察时不会感到图像的跳动，图像是随着被检工件的运动而连续变化的。系统包括：DR、图像增强器技术注：步进检测Tel:Email:liang-li-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Tel:Email:liang-li-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。Tel:Email:liang-li-2）间接转换射线光子可见光数字信号数字图像射线光子透照物体后，在数字探测器中，首先经过闪烁体屏（荧光屏）把射线光子转换为可见光，然后再由后续电路把可见光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。Tel:Email:liang-li-2、射线数字成像检测系统概述2.1系统组成射线源被检工件数字探测器机械传动控制与处理与胶片照相不同之处：

增加了硬件（机械支撑与传动）与软件（数据采集、控制、图像处理）；减少了胶片暗室处理环节。Tel:Email:liang-li-2.2特点

图像质量可以和X射线照相底片质量相媲美降低了射线剂量、提高了检测效率具有很大的宽容度一次投入成本高Tel:Email:liang-li-2.3射线数字成像检测原理

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。

2.4主要概念(1)像素（像元）Pixel数字图像都是由无数个点组成的，组成图像的每一个点就称为像素。

它是构成图像的最小单位。注：坏像素

Tel:Email:liang-li-（2）填充因子（系数）指数字成像器件一个像素中敏感区域占总像素面积的百分比。Tel:Email:liang-li-（3）灰度（Gray）定义：图像中像素显示的亮度。相当于胶片底片的黑度。灰度等级：灰度的变化范围。单位：Bit决定因素：模拟/数字（A/D）转换的位数。如：8位A/D转换，即8Bit。灰度等级为28=256。Tel:Email:liang-li-（4）动态范围（DynamicRange）

定义：最大输出灰度值和暗场噪声(标准差）的比值。

Tel:Email:liang-li-（5）信噪比（SignalNoiseRatio）

定义：检测特征信号与噪声(标准差）的比值。

Tel:Email:liang-li-（6）响应不一致性

探测器固有的特性，在均匀辐照均质工件（或空屏）的条件下，由于数字探测器对射线响应的不一致，致使输出图像亮度呈非均匀性的条纹。

Tel:Email:liang-li-2.5数字探测器特性：（1）组成探测器的各个像素尺寸决定了成像系统的空间分辨率，以及射线剂量；（2）数字探测器都会有坏像素(包括坏点或坏行)对此必须其进行校正。（3）探测器的不一致性的校正是获得高像质图像的一个重要的技术环节。（4）受环境的限制。2.6数字探测器分类按照一次成像形式分为：

面阵探测器（平板探测器）

线阵探测器Tel:Email:liang-li-2.6.1平板探测器目前市场上有三类：非晶硒

非晶硅

CMOSTel:Email:liang-li-1）非晶硒平板探测器（1）结构

Tel:Email:liang-li-（2）工作原理

探测器有一厚的光电导层（典型的是用200～500μm的非晶硒），光电导层两面的电极板间加有高电压，光电导层吸收X-射线光子，激发出电子/空穴对，并在所加电场下运动至相应电极。到达像元电极的电荷给存储电容充电，产生相应电荷的变化。电容中的累积电荷由TFT（ThinFilmTransistor即薄膜场效应晶体管）进行控制，读出，经放大、A/D转换等处理形成数字化图像输出。（3）特点

优点：成像分辨率比较高转换效率比较高缺点：在图像边缘分辨率低；要求5～10kV的高电压；对环境温度敏感；抗震性能差；两次曝光的时间间隔较长。2）CMOS平板探测器（1）结构定义：CMOS—ComplementaryMetalOxideSilicon，互补金属氧化硅半导体。组成：闪烁体屏+CMOS记忆芯片Tel:Email:liang-li-（2）工作原理

当射线穿过被照体后，入射到探测器荧光层，产生与入射射线相对应的荧光（可见光）。光纤将这些可见光耦合到CMOS芯片上。再由CMOS芯片将光信号转换成电信号，并将这些电信号储存起来，从而捕获到所需要的图像信息。图像信息经放大、读出，送到图像处理系统进行处理。（3）特点

•寿命较长•适应温度范围大•像素尺寸可达80um•分辨率高

3）非晶硅平板探测器（1）结构Tel:Email:liang-li-（2）工作原理

射线透照探测器，射线光子由闪烁体屏转换为可见光，再由非晶硅光敏阵列转换为电信号，经放大、A/D转换形成数字信号输出。

Tel:Email:liang-li-（3）特点高对比度灵敏度高的空间分辨率输出灰度范围：12～14Bit

较大的成像面积图像采集帧频可调

Tel:Email:liang-li-2.6.2线阵探测器上世纪八十年代，出现线阵探测器，形成了真正意义上的数字射线检测技术。

Tel:Email:liang-li-1)线阵探测器分类

基于CMOS技术和基于非晶硅技术两种各自的组成、工作原理特例：一次成像输出一行。

Tel:Email:liang-li-2)线扫描DR

通过被检工件与线阵列探测器之间作相对运动，将连续扫描获得的线信息重新组合成图像的面信息，从而完成整个的检测过程。

特点：被检工件必须在X射线源与线阵列探测器之间作相对匀速运动才能成像。Tel:Email:liang-li-3)特点

优点：像元间距可小到0.08mm，对于亚毫米级的闪烁体膜层，具有约6lp/mm的高空间分辨率（理论）；散射小。静态成像对比度可达到胶片照相B级。缺点：线阵探测器的对机械传动要求高，成像速度慢，影响了检测效率；射线剂量要求高。Tel:Email:liang-li-4)应用线阵探测器主要应用于医学层析成像（CT,ComputedTomography）、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Tel:Email:liang-li-3.2像质评价指标对比度灵敏度、分辨率对比度灵敏度和空间分辨率是一对相互制约的关系，如何均衡是实现高信噪比、高像质成像的关键。Tel:Email:liang-li-（1）对比度灵敏度像质计灵敏度，利用像质计评定。Tel:Email:liang-li-（2）分辨率空间分辨率、密度分辨率Tel:Email:liang-li-（2）分辨率空间分辨率系统所能分辨的两个相邻细节间的最小距离。单位：用lp/mm（线对/毫米）表示。影响因素：成像器件固有特性、系统几何参数、源焦点尺寸、转换屏厚度测试：利用分辨率测试卡或双丝像质计通过静止成像得到的。Tel:Email:liang-li-不同空间分辨率成像比较4、JB/T4730.11

承压设备无损检测

X射线数字成像检测

4.1相关标准现状5.1.1国外标准实时成像标准（图像增强器）DR标准陆续发布数字探测器标准4.1.2国内标准GB17925-1999《气瓶对接焊缝X射线实时成像检测》GB/T19293-2003《对接焊缝X射线实时成像检测法》4.2JB/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473