數(shù)字射線檢測(cè)圖像空間分辨率測(cè)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(cè)圖像空間分辨率測(cè)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(cè)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(cè)量方法，對(duì)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(cè)；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(cè)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(cè)領(lǐng)域，數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用則相對(duì)遲緩。究其原因，主要是受制于數(shù)字射線檢測(cè)普遍分辨率相對(duì)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(cè)技術(shù)也逐漸開始在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中嶄露頭角。其中衡量數(shù)字射線檢測(cè)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(jiǎn)稱SRb），它反映了系統(tǒng)能夠識(shí)別最小細(xì)節(jié)的能力，所以正確測(cè)量SRb就顯得尤為必要。

本文通過對(duì)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(cè)量SRb的前提，并闡述了數(shù)字射線檢測(cè)SRb的幾種測(cè)量方法及注意事項(xiàng)，提出采用內(nèi)插值20%下凹法測(cè)量SRb最為合理。

圖1 線對(duì)測(cè)量所取輪廓線以及灰度輪廓圖

1 正確測(cè)量SRb的前提

1.1 線性灰度是正確測(cè)量SRb的前提[1]

因?yàn)闇y(cè)量SRb主要依靠灰度直方圖中雙絲像質(zhì)計(jì)線對(duì)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(jì)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(cè)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(duì)于像元尺寸≥80μm的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，信噪比應(yīng)大于100；對(duì)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(jì)影像質(zhì)量較好，提高測(cè)量精度。尤其對(duì)于厚度較大的工件，采用高電壓和較長(zhǎng)的曝光時(shí)間，散射線累積較大，所成圖像噪聲較大，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)無法測(cè)量SRb的情況。

2 測(cè)量SRb的方法

使用雙絲像質(zhì)計(jì)測(cè)量SRb，雙絲像質(zhì)計(jì)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(cè)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(cè)量SRb時(shí)軟件自動(dòng)識(shí)別出錯(cuò)

曝光處理后得出帶有雙絲像質(zhì)計(jì)影像的數(shù)字圖像后，利用雙絲影像測(cè)量SRb。測(cè)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(duì)

這種方法在早期數(shù)字射線檢測(cè)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(duì)即為不清晰度，對(duì)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(cè)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(duì)方向從第一根線對(duì)開始拉出一定寬度的輪廓線至最后一根線對(duì)，輪廓線覆蓋區(qū)域至少覆蓋線對(duì)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(duì)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(dòng)處理給出疊加后的灰度輪廓圖，第一對(duì)下凹幅度低于20%線對(duì)對(duì)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(duì)應(yīng)線對(duì)，如圖2所示，線對(duì)數(shù)可能為非整數(shù)，比如12.2線對(duì)。這樣的做法可以較為精準(zhǔn)的測(cè)量SRb數(shù)值。當(dāng)然，該方法也有其缺點(diǎn)，由于測(cè)量過程由軟件自動(dòng)識(shí)別計(jì)算結(jié)果，偶爾會(huì)出現(xiàn)測(cè)量出錯(cuò)的現(xiàn)象，其中大多為自動(dòng)識(shí)別下凹幅度出錯(cuò)，如圖3所示，實(shí)際下凹超過20%的線對(duì)至少為D9，但軟件最終給出的分辨率數(shù)值僅為166um，對(duì)應(yīng)線對(duì)D8都未達(dá)到。

3 結(jié)語

隨著數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域的逐漸普及，測(cè)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(cè)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(cè)量SRb數(shù)值。但該方法仍具有軟件測(cè)量出錯(cuò)的弊端。深入開展SRb測(cè)量研究，提出更為有效的精確測(cè)量方法，為數(shù)字射線檢測(cè)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。