射线数字成像检测培训
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接焊缝的检测等。 在其它工业、国防等领域的生产、制造单位，实现零部件的流水
线检测，如汽车轮箍、航空发动机叶片等。
4、 CR 成像技术及应用
在二十世纪八十年代出现的 CR 检测，使射线检测迈出了一大步， 实现了计算机自动存储和图像数字处理。4.1 组成
除与及胶片照相同样的设备（如射线源）外，该系统还包括成像 板、成像潜影读出装置、潜影擦除装置（包括进片机械驱动）、成像 控制显示单元（计算机及其软件）。
¾ 图像采集帧频达到 25fps； ¾ 视场直径（约 100～250mm） ¾ 动态相对灵敏度有 3～5％ ¾ 视场中心分辨率约 2lp/mm。
3.4 特点 优点：增益高（由于使用了增强管，使得微光信号得到加速，使 其灵敏度得到提高），可实现实时检测。 缺点： ¾ 工业电视只实现了“光电转换”而未实现“模数转换” ¾ 显示的图像是未经处理的原始图像，噪声大 ¾ 灵敏度低，分辨率很低 ¾ 存在边缘畸变 针对目前的工业检测中，为了提高像质，采用数字图像采集卡将
2.1 按射线成像系统分类
现有的射线成像系统共有以下五种：
z 胶片照相 z 工业电视
模拟成像系统
z DR z CR
数字成像系统
z CT
按照成像的结果可分为模拟成像系统和数字成像系统两类。
2.1.1 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，因
此属于模拟成像系统；
（1） 胶片照相（Film-screen）
提供了所有数字化功能，曾被认为是胶片的替代者。 优点：
¾ 成像板不需要与采集处理电路集成，可反复使用； ¾ 降低了成本； ¾ 射线曝光动态范围宽； ¾ 降低了射线输入剂量； ¾ 成像质量可达到胶片照相水平。 缺点： ¾ 整套系统价格昂贵；
¾ 成像时间长； ¾ 成像板容易划伤，影响成像质量 ¾ 使用寿命和成像质量均受环境影响， 4.5 应用 由于成像板可以弯曲，适用于胶片照相的场合。 与胶片照相相比，只是用成像板代替胶片，用潜影读取装置代替 暗室处理，但其成像时间还是要达到几分钟。目前广泛应用于医院的 胸片，工业的应用还处于对一些零部件检测的尝试阶段。
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（Thin Film Transistor 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。
成像板结构
CR 成像系统工作原理图
潜影读取过程： 将 IP 板弯曲后附着在读取系统的进片机构上，进片机构带
动 IP 板移动，完成纵向扫描移动；激光扫描系统使激光束沿横向 扫描，完成 IP 板的完整扫描。激光器发出的激光经过光调制器调
制后形成一定频率的脉冲激光，经准直系统、聚焦透镜后入射到 光扫描棱镜上，扫描棱镜由马达带动作高速旋转，使激光束扫描 IP 板激发荧光，荧光经由原光路逆向反射回分光镜，经滤波片滤 波后进入光电倍增管，经信号放大后送入 A/D 转换器，完成荧光 信号的数字化 4.3 性能指标 ¾ 系统分辨率：优于10Lp/mm ¾ 数字转换： 14、16 位 ¾ 读出装置最小物理像素尺寸：12.5 µm ¾ 成像板最大尺寸:14”×17” ¾ 成像板擦除次数：几千次 这与保养和使用有关。 ¾ 扫描时间：约 50 张/小时（在 5lp/mm 时） 4.4 特点
（2） 分辨率 z 空间分辨率 系统所能分辨的两个相邻细节间的最小距离。 ¾ 是DR的评价指标。 ¾ 单位：用lp/mm（线对/毫米）表示。 ¾ 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（散射）、显示器分辨率。
¾ 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。 ¾ 计算：探测器分辨率 P=1/2d，d为像素尺寸； z 密度分辨率 ¾ 系统所能分辨的物体密度变化的能力。 ¾ 单位是%，量值上与对比度相近，但概念上与对比度是不 同的。 ¾ CT成像的一个重要评价指标 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。
使用“胶片”作为成像器件的射线成像系统。
（2） 工业电视（Image Identify TV---IIT）
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”。
2.1.2 数字成像系统
成像器件是数字探测器，可实现计算机的控制、采集，产生的是
数字信号，输出的是数字图像，此类系统属于数字成像系统。
5、 DR 成像技术及应用
数字成像系统的核心部件是数字成像器件。除成像系统的工艺条 件外，它们的成像特性是决定数字成像系统像质的主要因素。本主要 介绍组成 DR 系统的各种数字成像器件（探测器）。
¾ 图像增强器+CCD 数字相机 ¾ 平板探测器 FPD—Flat-Panel Detector ¾ 线阵探测器 LDA-Linear Diode Arrays 数字成像器件的特性是影响 DR 成像系统的关键因素。他们具有 以下的共同特性： （1） 组成探测器的各个像素尺寸决定了成像系统的分辨率，以
射线数字成像检测技术及应用
中国特种设备检测研究院 梁丽红
2008．05．
1、 数字成像检测系统概述
1.1 组成 射线源、被检工件、数字成像器件、机械支撑与传动、控制与处
理
数字成像检测技术与胶片照相不同之处在于： ¾ 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）； ¾ 减少了胶片暗室处理环节。 1.2 特点
（1）DR（Digital Radiography-DR） 基于数字成像器件的射线成像系统。是真正的数字射线成像系统 （2） CR（Computed Radiography-CR） 基于柔性成像板的射线成像系统。又称：计算机射线成像系统 （3）CT（Computed Tomography-CT） 基于数字成像器件的射线计算机层析成像系统 2.2 按数字成像采集帧频分类 （1）静态成像 基于数字成像技术的静态成像是指以一定采集幀频，对试件的同 一部位进行曝光、成像。在指定的时间内，输出单幅、静止的图像。 成像方式类似于胶片照相，但数字成像技术在得到同样像质图像 的时间要远远低于胶片照相的时间。 （2）动态成像 基于数字成像技术的动态成像是指以一定幀频的采集速率实现 快速成像。 被检试件通过机械扫描装置进行旋转或平移，射线源连续发射 线，探测器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。 （3）实时成像 所谓的实时成像是以 25 帧／秒（PAL 制）或 30 帧／秒（NTSC 制）的帧频进行图像采集的过程。人眼在观察时不会感到图像的跳动， 图像是随着试件的运动而连续变化的。
bit 是数字二进制中的最小单位。
（3）灰度（Gray） ¾ 定义：图像显示的亮度。
¾ 单位：Bit 比特位数越大，像素所含的亮度层次就越丰富，图像处理后的表
现效果更好，但计算机所需的容量就需要越大。 ¾ 灰度等级：灰度的变化范围。 ¾ 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。
（4）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。
（5）动态范围（Dynamic Range） 系统的动态范围被定义成最大输出灰度和暗电流噪声的比值。 如果系统的灰度输出范围为 12bit，假设暗电流噪声为 2，则其动
态范围为：1：2000 2.5 评价指标
（1） 对比度灵敏度 即像质计灵敏度，利用像质计定量。
算机处理后以数字图像的形式显示。
2.4 技术参数
（1）像素（像元 Pixel）
数字图像都是由无数个点（敏感元器件）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的单位。
图像中每个像素的亮度用灰度表示。
（2）比特（Bit）
二进制数字编码方法是由多个“0”和“1”的数字组合。一个“0”或一
个“1”构成一个最基本的编码，称之为 bit (bit 读音为“比特”)。
其中，关键部件是成像板和潜影读取装置（成像板扫描仪）。 4.2 工作原理
CR 成像采用 X-射线成像板（Image Panel-IP），它对射线的作用 相当于增感屏或转换屏。入射到成像板的 X 射线光量子被成像板成 像层内的荧光体吸收，释放出电子。其中一部分电子散布在荧光体内 呈半稳定状态，形成潜影。当用激光照射已形成的潜影时，半稳定状 态的电子转变为光量子，即发生光激发发光（PSL）现象。光量子随 即由光学电路传送到光电倍增管经检测并转换为电信号。这些代表模 拟信息的电信号再经 A/D 转换为数字信号。然后，数字信号被传输 到存储与显示单元中作进一步处理。
3、 工业电视检测技术及其应用
二十世纪五十年代初研制成功了图像增强器，极大地促进了射线 实时成像检测技术的工业应用。到七十年代以后，通过不断改进技术， 使射线实时检测技术取得了明显的进展。直到现在一直是非胶片成像 的最主要方法，它可以实时地进行透视检测，也是目前工业射线图像 在线检测的代表性技术。 3.1 成像器件的组成
射线数字成像技术则借助于计算机数字图像处理技术，降低了图 像噪声，使图像的对比度、清晰度大大提高，图像质量可以和 X 射 线照相底片质量相媲美。同时降低了射线剂量、提高了检测效率。
数字成像系统还具有很大的宽容度，对于厚度变化范围大的试
件，可以实现一次透照成像。
2、 基本概念
下面通过不同的分类方式，给出相应的概念。
视屏信号转化为数字信号输入到计算机，利用图像处理技术进行显示 和处理。
这样改进后的工业电视有如下的特点： ¾ 实现了“模数转换” ¾ 输出灰度等级 8 位（8Bit） ¾ 可实现静态成像，利用图像处理技术提高像质。 ¾ 静态对比度灵敏度 2%~3%。
3.5 应用 常用于焊管的实时检测，如：螺旋焊管焊缝的检测，锅炉焊管对
2.3 按射线转换方式分类
（1）直接转换
线检测，如汽车轮箍、航空发动机叶片等。
4、 CR 成像技术及应用
在二十世纪八十年代出现的 CR 检测，使射线检测迈出了一大步， 实现了计算机自动存储和图像数字处理。4.1 组成
除与及胶片照相同样的设备（如射线源）外，该系统还包括成像 板、成像潜影读出装置、潜影擦除装置（包括进片机械驱动）、成像 控制显示单元（计算机及其软件）。
¾ 图像采集帧频达到 25fps； ¾ 视场直径（约 100～250mm） ¾ 动态相对灵敏度有 3～5％ ¾ 视场中心分辨率约 2lp/mm。
3.4 特点 优点：增益高（由于使用了增强管，使得微光信号得到加速，使 其灵敏度得到提高），可实现实时检测。 缺点： ¾ 工业电视只实现了“光电转换”而未实现“模数转换” ¾ 显示的图像是未经处理的原始图像，噪声大 ¾ 灵敏度低，分辨率很低 ¾ 存在边缘畸变 针对目前的工业检测中，为了提高像质，采用数字图像采集卡将
2.1 按射线成像系统分类
现有的射线成像系统共有以下五种：
z 胶片照相 z 工业电视
模拟成像系统
z DR z CR
数字成像系统
z CT
按照成像的结果可分为模拟成像系统和数字成像系统两类。
2.1.1 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，因
此属于模拟成像系统；
（1） 胶片照相（Film-screen）
提供了所有数字化功能，曾被认为是胶片的替代者。 优点：
¾ 成像板不需要与采集处理电路集成，可反复使用； ¾ 降低了成本； ¾ 射线曝光动态范围宽； ¾ 降低了射线输入剂量； ¾ 成像质量可达到胶片照相水平。 缺点： ¾ 整套系统价格昂贵；
¾ 成像时间长； ¾ 成像板容易划伤，影响成像质量 ¾ 使用寿命和成像质量均受环境影响， 4.5 应用 由于成像板可以弯曲，适用于胶片照相的场合。 与胶片照相相比，只是用成像板代替胶片，用潜影读取装置代替 暗室处理，但其成像时间还是要达到几分钟。目前广泛应用于医院的 胸片，工业的应用还处于对一些零部件检测的尝试阶段。
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（Thin Film Transistor 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。
成像板结构
CR 成像系统工作原理图
潜影读取过程： 将 IP 板弯曲后附着在读取系统的进片机构上，进片机构带
动 IP 板移动，完成纵向扫描移动；激光扫描系统使激光束沿横向 扫描，完成 IP 板的完整扫描。激光器发出的激光经过光调制器调
制后形成一定频率的脉冲激光，经准直系统、聚焦透镜后入射到 光扫描棱镜上，扫描棱镜由马达带动作高速旋转，使激光束扫描 IP 板激发荧光，荧光经由原光路逆向反射回分光镜，经滤波片滤 波后进入光电倍增管，经信号放大后送入 A/D 转换器，完成荧光 信号的数字化 4.3 性能指标 ¾ 系统分辨率：优于10Lp/mm ¾ 数字转换： 14、16 位 ¾ 读出装置最小物理像素尺寸：12.5 µm ¾ 成像板最大尺寸:14”×17” ¾ 成像板擦除次数：几千次 这与保养和使用有关。 ¾ 扫描时间：约 50 张/小时（在 5lp/mm 时） 4.4 特点
（2） 分辨率 z 空间分辨率 系统所能分辨的两个相邻细节间的最小距离。 ¾ 是DR的评价指标。 ¾ 单位：用lp/mm（线对/毫米）表示。 ¾ 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（散射）、显示器分辨率。
¾ 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。 ¾ 计算：探测器分辨率 P=1/2d，d为像素尺寸； z 密度分辨率 ¾ 系统所能分辨的物体密度变化的能力。 ¾ 单位是%，量值上与对比度相近，但概念上与对比度是不 同的。 ¾ CT成像的一个重要评价指标 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。
使用“胶片”作为成像器件的射线成像系统。
（2） 工业电视（Image Identify TV---IIT）
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”。
2.1.2 数字成像系统
成像器件是数字探测器，可实现计算机的控制、采集，产生的是
数字信号，输出的是数字图像，此类系统属于数字成像系统。
5、 DR 成像技术及应用
数字成像系统的核心部件是数字成像器件。除成像系统的工艺条 件外，它们的成像特性是决定数字成像系统像质的主要因素。本主要 介绍组成 DR 系统的各种数字成像器件（探测器）。
¾ 图像增强器+CCD 数字相机 ¾ 平板探测器 FPD—Flat-Panel Detector ¾ 线阵探测器 LDA-Linear Diode Arrays 数字成像器件的特性是影响 DR 成像系统的关键因素。他们具有 以下的共同特性： （1） 组成探测器的各个像素尺寸决定了成像系统的分辨率，以
射线数字成像检测技术及应用
中国特种设备检测研究院 梁丽红
2008．05．
1、 数字成像检测系统概述
1.1 组成 射线源、被检工件、数字成像器件、机械支撑与传动、控制与处
理
数字成像检测技术与胶片照相不同之处在于： ¾ 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）； ¾ 减少了胶片暗室处理环节。 1.2 特点
（1）DR（Digital Radiography-DR） 基于数字成像器件的射线成像系统。是真正的数字射线成像系统 （2） CR（Computed Radiography-CR） 基于柔性成像板的射线成像系统。又称：计算机射线成像系统 （3）CT（Computed Tomography-CT） 基于数字成像器件的射线计算机层析成像系统 2.2 按数字成像采集帧频分类 （1）静态成像 基于数字成像技术的静态成像是指以一定采集幀频，对试件的同 一部位进行曝光、成像。在指定的时间内，输出单幅、静止的图像。 成像方式类似于胶片照相，但数字成像技术在得到同样像质图像 的时间要远远低于胶片照相的时间。 （2）动态成像 基于数字成像技术的动态成像是指以一定幀频的采集速率实现 快速成像。 被检试件通过机械扫描装置进行旋转或平移，射线源连续发射 线，探测器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。 （3）实时成像 所谓的实时成像是以 25 帧／秒（PAL 制）或 30 帧／秒（NTSC 制）的帧频进行图像采集的过程。人眼在观察时不会感到图像的跳动， 图像是随着试件的运动而连续变化的。
bit 是数字二进制中的最小单位。
（3）灰度（Gray） ¾ 定义：图像显示的亮度。
¾ 单位：Bit 比特位数越大，像素所含的亮度层次就越丰富，图像处理后的表
现效果更好，但计算机所需的容量就需要越大。 ¾ 灰度等级：灰度的变化范围。 ¾ 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。
（4）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。
（5）动态范围（Dynamic Range） 系统的动态范围被定义成最大输出灰度和暗电流噪声的比值。 如果系统的灰度输出范围为 12bit，假设暗电流噪声为 2，则其动
态范围为：1：2000 2.5 评价指标
（1） 对比度灵敏度 即像质计灵敏度，利用像质计定量。
算机处理后以数字图像的形式显示。
2.4 技术参数
（1）像素（像元 Pixel）
数字图像都是由无数个点（敏感元器件）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的单位。
图像中每个像素的亮度用灰度表示。
（2）比特（Bit）
二进制数字编码方法是由多个“0”和“1”的数字组合。一个“0”或一
个“1”构成一个最基本的编码，称之为 bit (bit 读音为“比特”)。
其中，关键部件是成像板和潜影读取装置（成像板扫描仪）。 4.2 工作原理
CR 成像采用 X-射线成像板（Image Panel-IP），它对射线的作用 相当于增感屏或转换屏。入射到成像板的 X 射线光量子被成像板成 像层内的荧光体吸收，释放出电子。其中一部分电子散布在荧光体内 呈半稳定状态，形成潜影。当用激光照射已形成的潜影时，半稳定状 态的电子转变为光量子，即发生光激发发光（PSL）现象。光量子随 即由光学电路传送到光电倍增管经检测并转换为电信号。这些代表模 拟信息的电信号再经 A/D 转换为数字信号。然后，数字信号被传输 到存储与显示单元中作进一步处理。
3、 工业电视检测技术及其应用
二十世纪五十年代初研制成功了图像增强器，极大地促进了射线 实时成像检测技术的工业应用。到七十年代以后，通过不断改进技术， 使射线实时检测技术取得了明显的进展。直到现在一直是非胶片成像 的最主要方法，它可以实时地进行透视检测，也是目前工业射线图像 在线检测的代表性技术。 3.1 成像器件的组成
射线数字成像技术则借助于计算机数字图像处理技术，降低了图 像噪声，使图像的对比度、清晰度大大提高，图像质量可以和 X 射 线照相底片质量相媲美。同时降低了射线剂量、提高了检测效率。
数字成像系统还具有很大的宽容度，对于厚度变化范围大的试
件，可以实现一次透照成像。
2、 基本概念
下面通过不同的分类方式，给出相应的概念。
视屏信号转化为数字信号输入到计算机，利用图像处理技术进行显示 和处理。
这样改进后的工业电视有如下的特点： ¾ 实现了“模数转换” ¾ 输出灰度等级 8 位（8Bit） ¾ 可实现静态成像，利用图像处理技术提高像质。 ¾ 静态对比度灵敏度 2%~3%。
3.5 应用 常用于焊管的实时检测，如：螺旋焊管焊缝的检测，锅炉焊管对
2.3 按射线转换方式分类
（1）直接转换
