图像增强技术在X射线探伤中的应用

　　传统的胶片成像X射线检测技术普遍存在清晰度和分辨率低,评片工作强度大,保存胶片占据大量空间等问题。将图片数字化可极大地节省空间,且为了提高图像质量,便于精确分析和判断以及方便计算机的进一步处理,对图像作增强处理非常必要。常用的图像增强方法为灰度变换、直方图修正、图像平滑及图像锐化等。通过Photoshop图像处理软件可以很方便地实现对图片的增强处理^[1~3]。

　　1　数字图像增强处理

　　从实际景物转换成图像信息,在图像的生成、传输或变换过程中,由于多种因素的影响,输出图像的质量多少会有所降低(或称为退化)。图像增强的目的是采用一系列技术改善图像的视觉效果,或将图像转换成一种更适于人或机器进行分析处理的形式,通过处理设法有选择地突出某些人或机器感兴趣的信息,抑制一些无用的信息,以提高图像的使用价值。如X射线照片的对比度通常较差,为此需对图像中的每一像素的灰度进行标度变换,扩大图像灰度的范围,便可以达到增强的目的。它将输入图像中某点(x,y)的灰度f(x,y),通过映射函数T(*)映射成输出图像中的灰度g(x,y),即

　　根据映射方式的不同,对比度增强可分为灰度变换法及直方图修整法,前者又可分为线性、分段线性、非线性及其它方式灰度变换。

　　1.1　灰度线性变换

　　当图像由于成像时曝光不足或曝光过度,由于成像设备的非线性或图像记录设备动态范围太窄等因素,都可能使图像的灰度局限在一个很小的范围内,导致对比度不足,在显示器上看到的将是一个模糊不清、似乎没有灰度层次的图像。用一个线性单值函数,对图像内的每个像素作线性扩展,将有效改善图像的视觉效果。

　　令原图像f(x,y)的灰度范围为[a,b],在线性变换后图像g(x,y)的灰度范围被扩展到[c,d],则

　　可用下述变换来实现全域线性灰度变换(图1)

　　图1中[a,b]可从图像的直方图上获得,由于|d-c|总是大于|b-a|,所以对离散的数字图像来说,尽管变换前后像素的个数不变,但不同像素之间的灰度差变大,对比度增大,图像的观看质量也必然优于变换前。

　　截取式线性灰度变换时,图像中的大部分像素的灰度值在[a,b]范围内,少部分像素分布在小于a和大于b的区间内,此时可用图2作变换。两端“截取式”的变换使小于a和大于b的像素强行压缩为c和d,将会造成一小部分信息的丢失。但有时为了适应某种应用,作这种牺牲是值得的。

　　为突出感兴趣的目标或灰度区间,相对抑制不感兴趣的灰度区域,可采用分段线性法。将图像灰度空间分为两段乃至多段,分别作线性变换称之为分段线性变换。图3是分三段作线性变换的示意图。图3中的a~f变换区间边界都可通过键盘随时作交互输入。