數(shù)字射線檢測圖像空間分辨率測量方法

陳樂 章有為（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200062）

數(shù)字射線檢測圖像空間分辨率測量方法

陳樂 章有為（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200062）

工業(yè)數(shù)字射線檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，圖像空間分辨率是最重要的圖像質(zhì)量衡量指標(biāo)。分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的圖像空間分辨率的測量方法，對比提出采用灰度輪廓圖20%下凹內(nèi)插值法最為合理。

數(shù)字射線檢測；圖像空間分辨率；20%下凹內(nèi)插值法

以CR和DR為主的數(shù)字射線檢測技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)膠片照相，而在工業(yè)檢測領(lǐng)域，數(shù)字射線檢測技術(shù)應(yīng)用則相對遲緩。究其原因，主要是受制于數(shù)字射線檢測普遍分辨率相對不足。近些年，隨著相關(guān)元器件制造工藝的不斷改進(jìn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，CR、DR系統(tǒng)等數(shù)字射線檢測技術(shù)也逐漸開始在工業(yè)檢測領(lǐng)域中嶄露頭角。其中衡量數(shù)字射線檢測圖像質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一便是圖像空間分辨率（以下簡稱SRb），它反映了系統(tǒng)能夠識別最小細(xì)節(jié)的能力，所以正確測量SRb就顯得尤為必要。

本文通過對ISO 17636-2-2015[1]以及ASTM E2597-07[2]等標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出了正確測量SRb的前提，并闡述了數(shù)字射線檢測SRb的幾種測量方法及注意事項(xiàng)，提出采用內(nèi)插值20%下凹法測量SRb最為合理。

圖1 線對測量所取輪廓線以及灰度輪廓圖

1 正確測量SRb的前提

1.1 線性灰度是正確測量SRb的前提[1]

因?yàn)闇y量SRb主要依靠灰度直方圖中雙絲像質(zhì)計線對灰度下沉幅度來決定，如果系統(tǒng)不能提供線性灰度，接收器上有無雙絲像質(zhì)計處接收到不同射線劑量而不能正比反應(yīng)到圖像灰度值上，那么下沉20%方法就失去其意義，測量結(jié)果也相差甚遠(yuǎn)。

1.2 數(shù)字圖像的平均灰度應(yīng)大于最大灰度的50%

對于像元尺寸≥80μm的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，信噪比應(yīng)大于100；對于像元尺寸＜80μm的高分辨率系統(tǒng)，信噪比應(yīng)大于70。[1]這樣的要求是保證雙絲像質(zhì)計影像質(zhì)量較好，提高測量精度。尤其對于厚度較大的工件，采用高電壓和較長的曝光時間，散射線累積較大，所成圖像噪聲較大，會經(jīng)常出現(xiàn)無法測量SRb的情況。

2 測量SRb的方法

使用雙絲像質(zhì)計測量SRb，雙絲像質(zhì)計應(yīng)放在焊縫的源側(cè)表面,其放置方向應(yīng)使絲的方向與探測器的行或列大約成2°～5°傾角以避免混疊影響。

圖2 使用20%線和SRb曲線的交點(diǎn)確定實(shí)現(xiàn)20%下凹線徑為66μm

圖3 測量SRb時軟件自動識別出錯

曝光處理后得出帶有雙絲像質(zhì)計影像的數(shù)字圖像后，利用雙絲影像測量SRb。測量方法大致有以下幾種方法：

2.1 放大雙絲影像肉眼分辨第一組不清晰的線對

這種方法在早期數(shù)字射線檢測應(yīng)用中較為常見，由于相關(guān)圖像處理軟件并不完善，規(guī)定影像放大四倍后觀察雙絲分離程度，第一根不可肉眼分辨出分離的線對即為不清晰度，對應(yīng)的分辨率數(shù)值即為SRb。這種方法適用性強(qiáng)，在圖像質(zhì)量較差的情況下也能得出SRb數(shù)值，但測量結(jié)果不精確且受主觀影響較大，現(xiàn)階段已經(jīng)淘汰。

2.2 灰度直方圖20%下凹法

采用軟件自帶工具垂直線對方向從第一根線對開始拉出一定寬度的輪廓線至最后一根線對，輪廓線覆蓋區(qū)域至少覆蓋線對區(qū)域60%面積，在輪廓線范圍內(nèi)取一定數(shù)量直線得出灰度輪廓圖后疊加平均以消除同一線對不同位置處的灰度偏差（ASTM E2597-07-8.2.1[2]），如圖1所示。一般疊加線條數(shù)不小于21條，該操作由軟件自動處理給出疊加后的灰度輪廓圖，第一對下凹幅度低于20%線對對應(yīng)的分辨率數(shù)值即為SRb。

2.3 灰度直方圖20%下凹內(nèi)插值法

該方法為在方法2的基礎(chǔ)之上增加內(nèi)插值法以確定正好下凹20%處對應(yīng)線對，如圖2所示，線對數(shù)可能為非整數(shù)，比如12.2線對。這樣的做法可以較為精準(zhǔn)的測量SRb數(shù)值。當(dāng)然，該方法也有其缺點(diǎn)，由于測量過程由軟件自動識別計算結(jié)果，偶爾會出現(xiàn)測量出錯的現(xiàn)象，其中大多為自動識別下凹幅度出錯，如圖3所示，實(shí)際下凹超過20%的線對至少為D9，但軟件最終給出的分辨率數(shù)值僅為166um，對應(yīng)線對D8都未達(dá)到。

3 結(jié)語

隨著數(shù)字射線檢測技術(shù)在工業(yè)檢測領(lǐng)域的逐漸普及，測量數(shù)字圖像SRb的方法也在不斷改進(jìn)和優(yōu)化，就目前測量方法來看，采用灰度直方圖20%下凹內(nèi)插值法最為合理，可以較為精準(zhǔn)的測量SRb數(shù)值。但該方法仍具有軟件測量出錯的弊端。深入開展SRb測量研究，提出更為有效的精確測量方法，為數(shù)字射線檢測技術(shù)提供有力的保障具有重要意義。

[1]ISO 17636–2：2015，Non-destructive testing of welds.Radiographic testing.Part 2:Xand gamma-ray techniques with digital detectors[S].

[2]ASTM E2597-07：2007，Standard Practice for Manufacturing Characterization of Digital Detector Arrays[S].

陳樂（1989～），男，碩士，主要從事電站鍋爐定期、監(jiān)督檢驗(yàn)工作。