APP下载

数字射线成像中归一化信噪比指标的分析讨论

2017-11-01,,

无损检测 2017年10期
关键词:清晰度胶片射线

,,

(1.中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所 绵阳 621900;2.兰州瑞奇戈德测控技术有限公司 兰州 730010;3.广东盈泉钢制品有限公司 清远 511538)

数字射线成像中归一化信噪比指标的分析讨论

孙朝明1,孙忠诚2,曾祥照3

(1.中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621900;2.兰州瑞奇戈德测控技术有限公司兰州730010;3.广东盈泉钢制品有限公司清远511538)

就数字射线成像技术中信噪比的内涵、信噪比归一化的意义、与补偿原则的相互关联等问题进行了分析与探讨。胶片照相技术与数字射线照相技术中影像对比度的形成均为影像探测器对主因对比度的乘积变换,只是因子不同:在采用平板探测器的数字射线照相技术中因子为信噪比,而在胶片照相技术中则与梯噪比相关。依据信噪比参数可对工业射线胶片系统进行分类处理,同时也用于实现计算机射线照相系统的分类,而归一化信噪比指标的提出,则将数字成像技术与胶片照相技术在图像信噪比测量方面进行了等价处理。通过提高信噪比来补偿固有不清晰度的方法似与归一化信噪比的要求存在某种关联,但应注意区分探测器的基本空间分辨率指标与图像不清晰度指标。而在实际的射线检测中,应关注探测器的特性及缺陷检出需求,确定适用的检测工艺方法。

数字射线成像技术;信噪比;归一化;对比度噪声比;补偿原则

相对于胶片照相技术而言,数字射线成像检测技术具有成像速度快、检测效率高、检测结果可用计算机存储、检测过程便于自动化实现等突出优点,已应用于汽车、锅炉、压力容器、电力电子等多个领域,可在一定程度上取代传统的胶片照相技术。但数字射线成像检测技术应用推广的时间相对较短,且方法种类[1-3](广泛地讲,数字射线探测器包括图像增强器、闪烁体与CCD组合型、平板探测器、线阵探测器、荧光成像板等)较多,技术更新较快,技术成熟度还有待提升。

为充分掌握数字射线成像检测的技术特点并进行技术的推广应用,国内外研究机构开展了不少研究工作。通过这些研究,逐步理清了数字射线成像检测技术自身的特点,制订了相关的技术规范并形成了一定的体系。在欧盟联合研究项目“FilmFree”的支持下,德国联邦材料测试研究所(BAM)的专家进行了较为深入的研究与试验分析工作:通过与胶片照相技术的对比试验,突显出数字射线成像技术的明显优势——图像质量更好、缺陷识别能力更优[4];建立了缺陷可识别性的数学模型,并进行了相应的试验验证,提出使用信噪比、基本空间分辨率、等效射线衰减系数等3个核心参数对图像质量进行评价与控制[5];提出了数字射线成像检测技术中的3个补偿原则[6-7]。在数字射线成像技术规范方面,美国ASTM标准体系较为完整,包含基础标准、检测方法标准、行业用标准、器具标准等[8]。

信噪比是数字射线成像技术的核心图像质量指标之一,在进行数字射线检测成像时需加以特别关注。行业标准NB/T 47013.11-2015《承压设备无损检测 第11部分: X射线数字成像检测》确定了信噪比测试及归一化处理的方法,并规定了多种材料在不同透照厚度时归一化信噪比指标所需满足的最低要求;制订中的数字射线成像检测技术国家标准(无损检测 X射线数字成像检测:导则、系统特性、检测方法)对于这一指标也进行了规定和要求。但目前来看,不少检测人员就归一化信噪比指标的认识和理解还明显不够,存在概念不清晰、认知模糊的问题。为此,笔者就数字射线成像技术中信噪比的内涵、信噪比归一化的意义、与补偿原则的相互关联等问题进行了分析与探讨。

1 数字射线成像中信噪比指标的分析

1.1信噪比的定义

信噪比指的是信号与噪声的比值。ASTM标准[2,9-11]中将信噪比定义为某量值的平均值(信号)与量值标准差(噪声)的比值;ISO17363-2Non-destructiveTestingofWelds-RadiographicTesting-Part2:x-andGamma-RayTechniqueswithDigitalDetectors中将量值明确为图像灰度值,且图像灰度值与探测器所受的曝光量成正比关系。标准NB/T 47013中将信噪比术语定义为“图像感兴趣区域的信号平均值与信号标准差之比”;不过,笔者感觉这一定义不够完善,没有解释清楚何为信号、何为噪声。

信噪比通常写作SNR,可用下式表示。

式中:S为信号,为平均量值;而N为噪声,为量值的标准差σ。

具体到数字射线图像,在进行信噪比评估时可选取包含有n个像素点的某一测量区域(如20像素×55像素的矩形评定区),依据每一像素点的灰度值GVi,统计可得:

在数字射线成像检测中,信噪比指标具有重要的意义,它与射线检测时的像质计灵敏度密切相关。如ASTM E 2698StandardPracticeforRadiologicalExaminationUsingDigitalDetectorArrays所指出的,若在检测中像质计灵敏度不能满足检测要求,则需要提高信噪比,之后再测试像质计灵敏度直到满足要求为止。

1.2信噪比的影响因素

目前,数字射线成像检测技术的主流应用是基于平板探测器的检测方式。在给定射线辐射量的情况下,平板射线探测器的响应输出可视为信号;在相同射线辐射量下,平板射线探测器响应输出的偏差可视为噪声。按来源的不同,噪声又分为量子噪声(X射线/光)、电子噪声(结构噪声)两大类。

综合来看,影响信号的因素包括:平板探测器内转换材料的性能、探测器像元的填充系数、射线检测时的参数设置(包括曝光时间、帧积分、射线辐射量、源到探测器的距离等)。影响噪声的因素包括:平板探测器内转换材料的类型、探测器的校准状态、射线检测时的参数设置(包括像素合并、帧平均、射线散射因素等)。

1.3信噪比与缺陷检出能力间的关系

数字射线成像检测中,对比度噪声比(CNR)这一指标描述了缺陷的检出能力,用下式表示。

式中:ΔS为信号的差异,此差异可视为由材料厚度的差异所引起。

CNR指标表征了成像系统对信号间差异即材料内部不连续的检出能力。一般认为,要使缺陷可识别,最低的对比度噪声比(不应与信噪比混淆)需达到3~5。

缺陷引起的射线强度差异示意如图1所示,在射线检测中,因材料厚度差异所引起的射线强度差异可用下式来描述。

式中:ΔT为射线透照方向上材料的厚度差异;ΔI为因工件厚度差ΔT所引起的射线强度差值;I为射线透过检测工件后的射线强度;μ为材料的射线线衰减系数;n为散射比。

公式(5)描述了射线检测中产生缺陷对比度的根本原因,而ΔI/I则称为射线检测的主因对比度。

图1 缺陷引起的射线强度差异

对于通常的数字射线探测器而言,其响应输出与射线辐射强度呈现良好的线性关系[15-16]。因此存在:

根据式(6)可知:

由式(7)可知,数字射线检测中缺陷的检出能力与主因对比度和信噪比的乘积相关。标准ASTM E 2698中提到在数字射线成像检测中使用提高信噪比方法来增加像质计的可识别性,这符合式(7)所描述的物理规律。应该指出的是,采用数字化射线检测技术时,高的信噪比不一定能够表征缺陷检出能力强(尤其是受到较强散射干扰时);但若要提高缺陷的检出能力,就需要提高信噪比指标。另外,根据像质计类型的不同,标准ASTM E 2698提出了射线检测所需的最低对比度噪声比的限值为2(线型像质计)或2.5(孔型像质计)。

总的来看,数字射线检测中的对比度噪声比与材料厚度差ΔT、射线线衰减系数μ、散射因素n和信噪比SNR存在以下关系:

从式(8)可知,射线检测时射线能量的增高会引起射线线衰减系数μ的降低,这给缺陷识别能力带来了不利影响,但可借助于提高信噪比的方法来进行补偿。这一补偿方法在ISO 17636-2中被规定为数字射线检测的第一个补偿规则。

2 胶片照相技术中信噪比的分析

有专家对数字射线成像技术与胶片照相技术进行过等价性研究分析[4,17]。通常在应用数字射线成像方法时,检测人员会参照胶片照相技术去进行图像品质比对。

在射线检测成像过程中,以胶片或数字射线探测器为着眼点,均是接收射线并形成检测结果的过程。到达胶片或数字射线探测器前的射线强度差异(主因对比度)对于两种射线检测技术而言,可认为是没有本质差别的;所不同的是胶片与数字射线探测器对射线强度的响应特性有所区别。

急性肾功能损伤(acute kidney injury,AKI)是一类临床综合征,多种因素均可能会造成急性肾功能损伤[1],很多研究显示,在急性肾功能损伤的肾脏组织中会出现氧自由基代谢紊乱的情况,脂质氧化物的浓度明显升高,所以我们认为观察急性肾损伤及药物对小鼠体内氧化应激水平的影响具有重要的临床意义[2]。

图2 胶片与数字射线探测器的响应特性对比示意

图2所示为胶片与数字射线探测器在接收射线时的响应特性对比示意[18]。从图2可知,数字射线探测器的响应与射线辐照量呈线性关系,而胶片的响应曲线呈现S形(非增感胶片的特性曲线呈现J形,胶片特性曲线可用指数关系拟合[19])。就动态范围而言,数字射线探测器远优于胶片。在动态范围内,数字射线探测器因射线强度差异ΔI引起的输出响应差值不受射线强度的影响,然而对胶片而言情况就有所不同——因射线强度差异ΔI引起的输出响应差值则与射线强度I密切相关。胶片的动态范围小,对应于不同曝光量差值的响应输出会有所不同,因此胶片照相技术对于曝光量的控制更为严格。

胶片的梯度指标是重要的胶片特性参数,表征了胶片在不同曝光量差值下显示不同黑度差的固有能力,可用胶片特性曲线上某点切线的斜率表示。胶片的梯度如式(9)表示。

式中:G为胶片的梯度;Δ(log10E)指示曝光量的差异;ΔD为对应曝光量差异所得到的黑度差。

从式(9),(5)可推导出射线照相技术中,缺陷所形成的黑度差为:

式(10)为检测人员所熟知的射线照相对比度公式。

式(4)中,将黑度差异作为信号差异,胶片颗粒度作为噪声,结合式(10),可知胶片照相中的对比度噪声比为

式中:σD为胶片的颗粒度。

将式(11)统一为式(8)的形式,可认为胶片照相技术中的信噪比参数为:

德国联邦材料测试研究所(BAM)的专家曾指出胶片照相技术中的黑度指标对应于数字射线成像技术中的信噪比指标[4,6],但这一说法并不很准确;实际上,胶片照相技术中的梯噪比指标对应于数字射线成像技术中的信噪比指标,胶片梯度对应于信号,胶片的颗粒度对应于噪声。

从信噪比的角度上来讲,在特性曲线的动态范围内,应使胶片/数字射线探测器的输出响应尽可能得高。如在胶片射线照相技术中,选取的射线曝光参数应使底片的黑度不小于2.0(A级)、2.3(B级)。

3 信噪比进行归一化处理的分析

3.1依据信噪比对工业射线胶片系统进行的分类处理

工业射线胶片由片基、结合层、感光乳剂层、保护层等组成,感光乳剂层中卤化银微粒的含量、大小形状决定了胶片的感光速度。卤化银粒度对胶片特性有重要影响,较大的粒度将会提高胶片的感光度、信噪比,但同时会降低检测的分辨率。

早先的胶片分类方法依照胶片粒度和感光速度的不同,将胶片分为微粒、细粒、中粒、粗粒或很低速、低速、中速、高速等不同类别。新的胶片分类方法则依据胶片的梯度、颗粒度、梯噪比等4个特性参数分为4个类别[20],如表1所示。

表1 胶片的分类

通过胶片的分类,可便于检测人员根据不同的检测需求去选用合适的胶片类型。

3.2依据信噪比对计算机射线照相系统的分类

如前所述,胶片照相技术中的梯噪比指标对应于数字射线成像技术中的信噪比指标。因此,按照信噪比指标可对数字射线成像系统进行分类。GB/T 21355《无损检测计算机射线照相系统的分类》中将计算机射线照相系统分为IP s/Y,IP Ⅰ/Y,IP Ⅱ/Y,IP Ⅲ/Y等4类,其最小信噪比分别为130,65,52,43。

将计算机射线照相系统分类的信噪比数据与表1的梯噪比数据进行比对,可知数据间存在0.434∶1的关系。0.434即梯噪比到信噪比的转换系数如式(12)所述。

3.3信噪比归一化的分析

应注意的是,计算机射线照相系统分类的信噪比指标为归一化的信噪比(或称为标称化信噪比、规格化信噪比)。归一化信噪比按下式计算。

式中:SR_b[21]为系统基本空间分辨率(单位为μm)。

标准GB/T 21355中指出,数字射线成像技术获得的结果与胶片照相技术的结果进行对比时,可能会出现不一致的情况[7],其主要原因在于两种技术在空间分辨能力与散射敏感性方面存在差异。在工业射线胶片中卤化银尺寸约在0.5~10 μm范围内,因而胶片照相技术的空间分辨能力很高;数字射线成像技术中探测单元的尺寸通常大于100 μm,其空间分辨能力较胶片照相技术明显要低。

在射线检测中,工件中的缺陷可分为体积型缺陷、分散型细小缺陷、面状缺陷。体积类缺陷的可检出性受到射线能量、胶片类型、缺陷大小及散射比等因素的影响,这些因素影响的规律可用式(10)来描述;除去影响体积类缺陷可检出性的那些因素外,分散型细小缺陷、面状缺陷的可检出性还与射线检测的不清晰度因素相关[22],分别如式(14),(15)所示。

式(14)中将缺陷近似为直径为d的球形,式(15)中将缺陷近似为深度为l、宽度为w,与入射射线束角度夹角为θ的窄缝。公式中U为不清晰度,F为常数。

射线检测不清晰度包括几何不清晰度与固有不清晰度,由于数字射线探测器的像元尺寸较大,在固有不清晰度方面与胶片存在较大差别。由此可知,数字射线成像技术与胶片成像技术在体积性缺陷检出能力方面的差异应该不大,而在检测分散型细小缺陷、面状缺陷时则会存在差别。因而在应用数字射线成像技术时,需要关注射线检测的不清晰度并加以合理控制。

在相同的射线检测条件下,像元尺寸较大的数字射线探测器,单个像元能够得到更多的射线辐射量,因而信噪比会更高。但较大像元尺寸会增加固有不清晰度,从而降低分散型细小缺陷、面状缺陷的检出能力。因此,不能一味追求高的信噪比,而要综合考虑像元尺寸的影响。

按照式(13),归一化信噪比的意义是将数字射线成像技术中的信噪比指标统一转换为像元尺寸为88.6 μm时的信噪比指标,转换时的修正因子系数为88.6/SR_b;当像元尺寸为88.6 μm时,测量的信噪比等同于经过归一化处理后的信噪比。射线检测时单个像元所接收的辐照量与其面积成正比,因此,像元尺寸为SR_b的射线辐照量与像元尺寸为88.6 μm的辐照量的比值为(SR_b/88.6)的平方;如前所述,探测器的信噪比与射线辐射量的平方根成正比关系。因此,像元尺寸为SR_b的信噪比SNR与像元尺寸为88.6 μm的信噪比SNR_N的比值为(SR_b/88.6),即:

测量信噪比转换为归一化信噪比时的修正因子系数为88.6/SR_b。之所以采用88.6 μm,在于将圆形像元转化为正方形的像元——直径100 μm的圆形像元与边长88.6 μm的方形像元在面积上是相同的。之所以采用直径100 μm的圆形像元作为转换,在于测量胶片的颗粒度指标σD时,显微光密度计的测量孔为直径100 μm的圆。从这个意义上说,归一化信噪比指标将数字成像技术与胶片照相技术在图像信噪比测量方面进行了等价处理。

3.4探测器性能的比较

信噪比经归一化处理后,可在同一基准下,对数字射线成像技术与胶片照相技术进行图像质量的比对分析。

对于胶片照相技术、计算机射线照相技术而言,检测时可达到的信噪比受制于结构噪声。相较而言,采用平板阵列探测器的数字射线成像技术,经过良好校准后,结构噪声可以很大程度上得到抑制,从而达到很高的信噪比;如果采用多幅图像平均的处理方式,可达到更高的信噪比。通过归一化信噪比指标,BAM专家对胶片、IP成像板、平板探测器进行了性能对比[14],凸显出平板阵列探测器(基本空间分辨率为50 μm)在信噪比方面的明显优势。

4 图像不清晰度补偿技术的讨论

4.1图像不清晰度的补偿方法

目前,数字射线探测器的主要劣势在于固有不清晰度值较大,从而影响到数字射线成像技术的应用,BAM的专家则通过研究指出了相应的补偿办法[5]。ISO 17636和NB/T 47013中有相应的规定:探测器不清晰度值大,可通过提高信噪比补偿——如果图像质量不能达到W14和D11,则可用W15和D10的图像质量来代替。

4.2补偿原则的理解

有专家在分析这一补偿原则[7]时,认为检测图像的不清晰度与对比度存在相互关系,如下式所述。

式中:CNR_0为不清晰度为0时的细节图像的对比度;w为细节图像的宽度;U为检测图像的不清晰度。

但笔者认为,式(17)的合理性还有待确认。

从式(14),(15)来看,通过提高胶片梯度(信噪比)的方式,可弥补不清晰度所带来的对缺陷识别的不利影响,不过信噪比与不清晰度并不存在严格的比例关系。

从线型像质计和双线型像质计的设计指标来看,相邻编号的线径均满足1.2589倍的关系。因此,从这一理解来看,图像不清晰度的补偿原则似与按式(13)要求归一化信噪比为一定数值的意义相符。从探测像元感光的角度上讲,式(13)所描述的信噪比等价转换是准确可信的。不过,在实际射线检测中,双线型像质计是放在工件位置的,测量得到的相应结果是图像不清晰度,这与探测器的基本空间分辨率指标并不是一个概念;因此如果将图像不清晰度指标替换为探测器的基本空间分辨率指标,再经式(13)进行归一化后并要求数值不改变,该处理方法的合理性是值得商榷的。

4.3缺陷识别的影响因素分析

在射线检测中,工件中的材料厚度差异能否被识别出来,与两个因素相关[23]——对比度噪声比、缺陷的直径,可下式表示。

式中:d为圆形缺陷的直径。

类似地,针对孔型像质计的识别性[5],BAM的专家给出如下公式。

式中:dvisible为图像中可以识别到的孔型像质计的孔径;PT为检测的感知阈值限。

考虑到图像采样过程,进一步得到:

与式(14),(15)不同,式(20)中没有考虑投影不清晰度的因素,只是分析了图像采样时的像素大小因素。

对比式(18),(19)可以看到公式表达的意义基本一致,但对比式(19),(20)则发现存在问题。一定尺寸的像质计孔径表现在数字图像上,为相应的像素集合,而每一像素所代表的几何尺寸,则由图像的分辨率决定。对于数字射线成像检测技术而言,探测器的像素间距偏大导致检测结果的分辨率偏低,但可以借助于投影放大技术来进行弥补。如果投影放大的倍数为M,探测器固有像素大小为SR_b,则检测图像中像素的大小为SR_b/M,由此检测的分辨能力得以提高,原先像质计孔只占少量像素,采用投影放大后则占有更多像素面积。而在实际的射线检测中,双线型像质计放在工件侧,测量得到的图像基本空间分辨率SR_image_b受到射线源焦点尺寸的影响,SR_image_b与式(20)中图像像素为SR_b/M的要求并不相符。

在归一化信噪比的计算公式(13)中,视探测器基本空间分辨率指标为图像不清晰度指标,然后要求归一化信噪比为一定数值,似乎符合补偿原则的阐述。但这一处理方式是不合理的,它与信噪比受制于感光像元面积的规律不符,也与缺陷经探测器采样形成像素集合的实际不符。信噪比或者对比度噪声比进行归一化处理时,应着眼于探测器的实际感光像元的尺寸变化;或者考虑,在进行图像的基本空间分辨率测试时,应该明确排除几何不清晰度的影响。

4.4讨论

BAM的专家曾给出试验结果,表明通过提高信噪比的方法可使数字射线成像技术的检测能力达到亚像素精度;但试验结果图像只是基于对单个条形物体(线型像质计)的对比度分析,并不能因此说明对检测物体均能够适用,这一结论应有更多的试验数据支撑,应包含分散型细小缺陷、面状缺陷、成组缺陷的验证结果。此外,在对信噪比进行归一化处理时,一定要区分探测器的基本空间分辨率与图像基本空间分辨率的不同,否则会导致错误的推论。

笔者认为现行标准中通过灵敏度补偿不清晰度的方法在应用时受到多个因素的限制,应慎重处理。如在透照放大倍数为1、探测器固有不清晰度大于点状缺陷尺寸时,通过提高信噪比的方法很难达到好的缺陷识别效果。这里,一个常识就是低分辨率的显示设备,无论如何增加信噪比都很难看到更多细节。另外,从图像处理的角度上来说,图像不清晰的形成原因可认为是系统点扩散函数与理想输入信号的卷积结果。因此,提高对比度灵敏度的补偿方式可能对于部分信号有一定增强效果,但对于已产生混叠效应的采样信号而言可能是无效的,而建立图像退化模型再进行反滤波处理则可能解决这一问题。

5 结语

(1) 数字射线成像技术中信噪比参数是一个重要的指标,应在实际检测时给予充分重视。经理论分析可知,通常情况下,数字射线成像技术中缺陷的可识别性与信噪比参数密切相关;因此,数字射线成像技术中可以使用提高信噪比的方法,来补偿射线能量增高带来的不利影响。实际射线检测中的信噪比参数可能受到散射等因素的影响,不能简单认为图像中高的信噪比就代表缺陷检出能力高;不过,高灵敏度的缺陷检出需要高的信噪比。

(2) 分析可知,胶片与数字射线探测器的响应特性对射线检测结果具有重要影响。胶片照相技术与数字射线照相技术中影像对比度的形成均为影像探测器对主因对比度的乘积变换,只是因子不同。在采用平板探测器的数字射线照相技术中因子为信噪比,而在胶片照相技术中则与梯噪比相关。

(3) 依据信噪比参数可对工业射线胶片系统进行分类处理,可便于检测人员根据不同的检测需求选用合适的胶片类型。信噪比参数同时也用于实现计算机射线照相系统的分类。而归一化信噪比指标的提出,则将数字成像技术与胶片照相技术在图像信噪比测量方面进行了等价处理。

(4) 目前,数字射线探测器的主要劣势在于固有不清晰度值较大,从而影响到数字射线成像技术的应用。为此,在标准中规定了通过提高信噪比的方法来补偿探测器不清晰度的不利影响。这一补偿原则似与归一化信噪比的要求存在某种关联,但应注意探测器的基本空间分辨率指标与图像不清晰度指标并不相同。同时,这种补偿方法在应用时受到多个因素的限制,应慎重处理。

(5) 对比分析可知,数字射线成像技术与胶片照相技术在探测器响应特性及固有不清晰度方面存在不同,这是两种检测结果或许存在差异的根本原因。对于射线检测中的体积型缺陷,两种技术在缺陷检出能力方面的差异可能不大;而对于分散型细小缺陷、面状缺陷则应关注不清晰度的影响。因此,在实际的射线检测中,应熟知检测技术的特点,根据缺陷检出需求,确定适用的检测工艺方法。

[1] BERTHEL A, BONIN T, CADIHON S, et al.Digital radiography: description and user′s guide[C]∥Proceedings of international symposium on digital industrial radiology and computed tomography.Lyon:[s.n] , 2007.

[2] ASTM E 2736 Standard guide for digital detector array radiology[S].

[3] LANCA L, SILVA A. Digital radiography detectors - a technicaloverview: part 1[J]. Radiography, 2009 (15): 58-62.

[4] EWERT U, ZSCHERPEL U, BAVENDIEK K. Strategies for film replacement in radiography - a comparative study[C]∥Proceedings of IV conferencia panamericana de END.Buenos Aires:[s.n],2007.

[5] EWERT U, ZSCHERPEL U, HEYNE K,et al. Image quality in digital industrial radiology[J]. Materials Evaluation, 2012,70(8): 955-964.

[6] EWER U, BAVENDIEK K, ROBBINS J, et al. New compensation principles for enhanced image quality in industrial radiology with digital detector arrays[J]. Materials Evaluation, 2010,68(2): 163-168.

[7] 郑世才.数字射线检测技术(五)——补偿规则说明[J].无损检测,2014,36(11):71-74.

[8] 孙忠诚,曾祥照,梁蕾. 国内外射线透视检测标准的技术研究[J]. 无损检测,2009,31(10):819-826.

[9] ASTM E 2597 Standard practice for manufacturing characterization of digital detector arrays[S].

[10] ISO 17636-2 Non-destructive testing of welds - radiographic testing - part 2:X- and gamma-ray techniques with digital detectors[S].

[11] ASTM E 2698 Standard practice for radiological examination using digital detector arrays[S].

[12] YAFFE M J, ROWLANDS J A. X-ray detectors for digital radiography[J].Physics in Medicine and Biology,1997, 42:1-39.

[13] HJELM M, NORLIN B, NILSSON H E, et al. Monte Carlo simulation of the imaging properties of scintillator-coated X-ray pixel detectors[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A,2003,509:76-85.

[14] EWERT U, ZSCHERPEL U, BAVENDIEK K. Possibilities and limits of digital industrial radiology: the new high contrast sensitivity technique - examples and system theoretical analysis[C]∥Proceedings of international symposium on digital industrial radiology and computed tomography.Lyon:[s.n] , 2007.

[15] 张红凯,冯召东,李晓辉,等. 高分辨率X射线探测器读出电子学系统的研制及性能测试[J]. 原子能科学技术,2015,49(3):534-539.

[16] SEO C W, CHA B K, JEONET S, et al. Characterization of indirect X-ray imaging detector based on nanocrystallinegadolinium oxide scintillators for high-resolution imaging application[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A,2013,699: 129-133.

[17] 郑世才.数字射线检测技术(四)——等价技术级别评定[J]. 无损检测,2014,36(10):1-4.

[18] LANCA L, SILVA A. Digital radiography detectors - a technical overview: part 2[J]. Radiography 2009,15: 134-138.

[19] 袁柏琴.实用胶片特性曲线的测绘[J]. 无损检测, 2004,26(4):196-198.

[20] GB/T 30913 工业射线胶片系统分类标准试验方法[S].

[21] ASTM E 2002 Standard practice for determining total image unsharpness and basic spatial resolution in radiography and radioscopy[S].

[22] 中国机械工业学会无损检测分会. 射线检测[M].北京:机械工业出版社,1997.

[23] ROSE A. Vision: human and electronic[M]. New York: Plenum Press, 1973.

AnalysisandDiscussiononNormalizedSignal-to-NoiseRatioinDigitalRadiography

SUNChaoming1,SUNZhongcheng2,ZENGXiangzhao3

(1.InstituteofMachineryManufacturingTechnology,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China;2.LanzhouRich-GoldenTestandControlTechnologyCo.,Ltd.,Lanzhou730010,China;3.GuangdongYingquanSteelProductsCo.,Ltd.,Qingyuan511538,China)

Some problems were analyzed and discussed, which include the meaning of SNR in DR and the purpose of normalization of signal-to-noise ratio (SNR) and the relationship between SNR and compensation principles (CP). Contrast in the testing result of film radiography and DR is both the product of a certain factor and the main subject contrast, and the factor in DR using flat panel detector is SNR, while that in film radiography is related with gradient-to-noise ratio. Film system in radiography testing can be classified according to the SNR parameters (gradient-to-noise ratio), and computed radiography (CR) system can be classified by SNR parameter likewise. With the help of normalized SNR, the image quality in DR and film radiography can be measured and evaluated equivalently. DR technique suffers from inherent detector unsharpness at present, but the unsharpness can be compensated by increased SNR, which is called CP II. This compensation principle seems to have relation with requirement of normalized SNR, but we should know that basic spatial resolution of a digital detector and the measured unsharpness in the testing is different. In the practical testing, we should know the properties of the detector used and the requirement of detection of certain flaws thus ensuring that applicable process is adopted consequently.

digital radiography; signal-to-noise ratio; normalization; contrast-to-noise ratio; compensation principles

TG115.28

A

1000-6656(2017)10-0042-07

2017-03-02

孙朝明(1977-),男,硕士,高级工程师,主要从事无损检测工作

孙朝明,chm_sun@sohu.com

10.11973/wsjc201710010

猜你喜欢

清晰度胶片射线
# 如何评价复刻版徕卡 M6胶片相机?#
No.8 胶片复兴使柯达公司产量翻两番
90Sr-90Y敷贴治疗的EBT3胶片剂量验证方法
“直线、射线、线段”检测题
鲜明细腻,拥有更好的清晰度 Ascendo Immersive Audio CCRM-12 MKII/CCRM-6P/SMS-15
修身的效果,改善声像和定位的清晰度 意大利新一代架皇 BAS AS-S4/AS-B4避震脚钉
嘈杂语噪声下频段增益对汉语语言清晰度的影响
『直线、射线、线段』检测题
胶片相机的维修 当胶片机出现问题了该怎么办
赤石脂X-射线衍射指纹图谱