手机版
|
关键词：实时成像 分辨率 图像质量 测试方法
THE STRUCTURE OF THE RESOLUTION TEST CARD AND THE TEST METHOD OF IMAGE RESOLUTION
Abstract：The resolution is the important guide line of image quality with X-ray real time image test. This paper presents the structure of the resolution test card and the test method of image resolution.
Keyword：X-ray real time image resolution image quality
X射线实时成像图像的质量要素
X射线实时成像是一项新兴的无损检测技术，其图像质量与胶片照相底片质量相当，随着GB17925 1999《气瓶对接焊缝X射线实时成像检测》标准的发布和实施，X射线实时成像检测技术已逐步得到推广应用。与胶片照相底片质量三要素灵敏度、黑度对比度、几何不清晰度相对应，X射线实时成像图像质量也有三要素即灵敏度、灰度对比度、粗糙度测量仪 http://www.cucaoduceliangyi.com 图像分辨率。X射线实时成像技术很大程度上是借助于计算机图像处理技术，其图像质量完全可以用计算机程序展现出来。然而，用计算机展现出来的图像质量具有很大的主观性，难免会让人产生缺少公开、公正的感觉。图像检测结果要想各方的认可，客观地描述图像质量就显得成尤其必要。图像灵敏度可用像质计来测量，灰度对比度可用厚度对比块灰度来表示，这些在胶片照相检测中都是常用的方法；图像分辨率用分辩率测试卡来测试，这在胶片照相检测中是不常用的。
在胶片照相底片中一般是不直接测量几何不清晰度的，通常都通过几何不清晰度的值来限制成像几何条件；然而， 在X射线实时成像的图像质量中，分辨率指标与灵敏度同样重要，这是因为图像灵敏度与图像分辨率是从不同的角度反映图像质量，不能互相代替。实践证明，像质计灵敏度的量值，不能充分反映焊缝自然缺陷的特性，有时是像质计灵敏度或者是圆形缺陷的检出率可能很高，而对裂纹等线性缺陷的灵敏度却较低，这是因为金属丝像质计灵敏度很大程度上取决于图像的对比度，而线性缺陷则更多地取决于图像分辨率。简单地说，分辨率的含义是表示两根细小的线条（类似线性缺陷）在距离很近时能分辨清楚的能力。为了使圆形缺陷和线性缺陷都能充分地检出，因此就有必要规定对图像灵敏度和分辨率均应达到规定要求。
图像的清晰度与分辨率
X射线实时成像有检测图像是在计算机显示器上观察的，显示器屏幕的图像由许多灰度等级不同的像素组成的，由于像素质具有一定尺寸，且荧光屏内的荧光物的颗粒度比胶片的卤化物的颗粒要大得多，使图像的清晰度受到影响。在成像过程中，一个明锐边界的影像因受到某些因素的影响而变得模糊，模糊的范围扩展成一个区域，该区域的宽度即为图像不清晰度，单位是毫米。与图像不清晰度相对应的概念是图像清晰度，它表示影像的边界刚好分辨清楚的情况。
图像分辨率是指图像显示器上可识别的线条能够分离的最小间距， 单位是每毫米线对(LP/mm) 。一个线对由一根线条和一个间距组成，且间距的宽度等于线条的宽度，以一毫米宽度范围内的线对数表示；有时为了直观的表示，以一厘米宽度范围内的线对数表示，单位是每厘米线对(LP/cm) 。
显而易见，图像分辩率和图像不清晰度实际上是一个问题的两个表述，反映的都是图像边界的清晰程度，它们可以用同一种图像测试卡（分辩率测试卡）在显示屏上客观地测试出来。根据定义，图像清晰度的量值等于图像分辨率线对数值倒数的二分之一。
（说明：图像的清晰度与分辨率的原理可参看本文末端的图1和图2。）
按照视频技术的定义，分辨率可分为时间分辨率和空间分辨率。时间分辨率多用于仪器时基线性的分辨。由于几何位置或材料密度差异引起的视频分辨率则称为空间分辨率。因为X射线数字成像技术不涉及时间分辨率的问题，所以X射线数字成像技术中将空间分辨率通称为分辨率。
分辨率的测量工具 分辩率测试卡
分辨率测试卡有多种样式，国外有楔形或块形的，通常都要经过查表换算才能得到结果，观察起来不够直观，使用也不太方便；相比之下我国GB17925 1999标准设计的分辨率测试卡较为好用。
3．1 分辨率测试卡的结构
3.1.1线对组的构成
在一定宽度内，均匀地排列着若干条宽度相等、厚度为0.1～0.2mm高密度的铅质材料（铅与钨的复合材料）做成的栅条，栅条的间距等于栅条的宽度。一条栅条和与它相邻的一个间距构成一个线对。在 5毫米宽度内均匀的排列着若干个相同的线对，构成一组线对。在一定宽度内，均匀地排列着7组线对组，相邻两组的距离为3mm；7组线对数排列顺序为1.2LP/mm、1.4Lp/mm、1.6LP/mm、1.8LP/mm、2.0Lp/mm、2.2LP/mm、2.4LP/mm。
（线对组通常都是由7 组组成，线对组也可以由0.8LP/mm至2.0Lp/mm或1.8LP/mm至3.0Lp/mm组成。）
用高密度的铅质材料做栅条，主要是考虑到高密材料能吸收较多的射线，无损检测资源网与相邻间距的空间在图像中能形成较大的对比度。栅条很薄，主要是考虑减少材料厚度对上下几何不清晰度造成的差异，栅条做成直边形，不做成圆角过度，也是为了减少边缘区域对几何不清晰度的影响，使之能更真实地反映图像的分辨率。
3.1.2 栅条组的构成
栅条的长度L＝20mm。栅条的长宽比大于10：1，通常认为是呈线性状态。栅条的宽度a按下式计算：
a=1/2p
式中： a ─── 栅条宽度 mm；p ─── 线对数值 LP/mm；栅条宽度偏差为±5％
栅条组的数目n按下式计算：
N=5p+1
栅条的间距b等于栅条宽度a。
3.1.3 分辨率测试卡的结构与线对组的对应关系，见下表：
在每组线对栅条的上方标注线对数的铅字标记，在栅条的下方标注标准代号和线对单位的铅字标记。各组线对的栅条紧夹在两块厚度为1mm的有机玻璃板之间。
3.2 分辨率测试的作用
分辩率测试可用来测试系统的分辩率和系统固有不清晰度；可用来测试图像分辩率和不清晰度；可用来调试检测工艺中的最佳放大倍数。
3.3 系统的分辩率和系统固有不清晰度的测试方法
3.3.1 测试方法
将分辨率测试卡紧贴在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射线管的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2.0mA；
(4) 图像对比度适中。
3.3.2 X射线实时成像系统分辩率的确定
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辩率即为系统分辩率。
3.3.3 系统固有不清晰度的确定
在显示屏上观察测试卡的影像，观察到栅条刚好重合的一组线对，则该组线对所对应的栅条间距即为系统固有不清晰度。
3.4 图像分辩率和不清晰度的测试方法
3.4.1 测试方法
将分辨率测试卡紧贴在被检焊缝的表面上，线对栅条与焊缝垂直，并与焊缝同时成像。
3.4.2 图像分辩率的确定
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辩率即为图像分辩率。
3.4.3 图像不清晰度的确定
在显示屏上观察测试卡的影像，观察到栅条刚好重合的一组线对，无损检测资源网则该组线对所对应的栅条间距即为图像不清晰度。
4. 应用举例
我公司X射线实时成像系统的X射线机焦点为0.4×0.4mm ,图像增强器输入屏直径150mm,用它检测液化石油气钢瓶焊缝。
4.1 用分辩率测试卡测试系统分辨率
将分辨率测试卡贴在图像增强器输入屏表面上,按GB17925 1999标准规定的参数成像,测得分辨率为1.8LP/mm，大于标准规定1.4LP/mm的要求，说明系统性能较好。根据"分辨率与清晰度互为 倒 数的二分之一"的换算关系，算出系统不清晰度为0.28mm。
图1 用分辩率测试卡测试系统分辨率
说明：图1 的单位是LP/cm。本图是从X射线实时成像系统中下载的真实图像（正像），在高清晰计算机显示器上，可清晰地看到刚好分开的18 LP/cm的影像。由于制版印刷的原因，本图可识别的分辨率可能会有所降低。。(本图选用的分辨率测试卡为0.8LP/mm至2.0Lp/mm。)
4.2 确定检测放大倍数
根据几何投影的原理，X射线实时成像检测的图像是放大的，通常有一个最佳放大倍数Mopt为：
式中：Us 成像设备系统固有不清晰度mm ，可通过试验方法测出。d X射线机焦点尺寸，mm
经计算，最佳放大倍数等于1.6倍，取检测放大倍数等于1.6倍，这样检测工艺便调试好了。
4.3 检测图像分辨率
将分辨率测试卡贴在钢瓶被检测的焊缝表面上,与焊缝同时成像,得到图像分辩率等于2.2LP/mm,大于标准规定1.8LP/mm的要求,说明图像分辨率质量较好。
图2 检测图像分辨率
说明：图2 的单位是LP/cm。本图是X射线实时成像系统中下载的真实图像（正像），中间较黑的影像是焊缝。在高清晰计算机显示器上，可清晰地看到刚好分开的22 LP/cm的影像。由于制版印刷的原因，本图可识别的分辨率可能会有所降低。
|
