X射线检测中的图像质量的改善

　　1　引言

　　作为传统无损检测方法之一,射线检测在工业探伤领域仍占有十分重要的地位[1]。目前,在实际检测中普遍使用的胶片照相法检测虽然成像质量较高,但也具有操作过程复杂、结果不易保存等缺点。射线实时成像检测技术的出现使射线检测的效率大大提高,使自动检测及控制成为可能。但是,与胶片照相法相比,由于实时成像法过程中存在许多噪声等干扰因素,成像质量相对较低。因此,努力提高实时成像检测的图像质量,对于提高检测的可靠性及自动化程度均具有重要意义。文中,将对射线实时成像的预处理技术进行较为详细的研究,重点对图像增强及去噪算法进行分析和比较,并给出相应的处理结果。文中实际处理对象均为焊缝,但其方法对其它场合同样适用。

　　2　图像的硬件增强法

　　由于由增强器获得的射线图像灰度分布范围较窄、不利于观察与后续处理,必须进行适当的增强处理。目前,在射线图像增强中普遍采用的是软件处理的方法[2],它具有直观、方便等优点。但是,由于原始图像的灰度分布范围较窄,因此,不难看出,采用软件法进行图像的增强和拉伸处理,虽然使图像的对比度提高,但从直方图上看,其灰度分布是不连续的,经平滑或插值处理后,可使图像直方图中的灰度分布呈连续型,但由于图像数字信号已经过了A/D量化处理,故插值的灰度并不一定是被测物的真实反映,即采用软件拉伸处理并不能提高系统的实际分辨力。为此,我们考虑采用在视频信号进入A/D卡之前进行硬件增强处理,由于视频信号为一连续的模拟信号,对其进行增强处理后,再进行A/D量化,则可真正提高系统的实际分辨力。在射线实时成像中,某些成像系统的摄像机部分为固定封装,无法打开调整,考虑采用如下的截取分离合成法进行增强处理。

　　由于摄像机的复合视频信号带有标准的行、场同步及行、场消隐信号,直接的放大处理将破坏这些标准信号,故可采用如下的处理方法。

　　如图1所示,首先对复合视频信号进行同步分离处理,将上述复合信号中的同步信号和消隐信号分离出来,对纯模拟信号进行对数拉伸处理后,再将上述标准信号加入,以恢复完整的视频信息。但是,由于模拟增强处理中存在着一定的时间延迟,故对分离出的信号也应进行一定的延时处理,以保证信号合成的正确性。可以看到,上述方法对其它进行视觉处理的相关场合,特别是对于摄像机部分无法调整的情况很有意义。本文后面所采用的图像均为经过增强处理后的结果。

　　3　噪声抑制

　　在实时成像过程中,引起图像噪声的原因包括射线源电压波动、透照过程中的X射线散射、像增强器和摄像机系统的散粒噪声、热噪声及图像传输过程中的电磁干扰等。对于以上原因造成的X射线实时成像对比度下降、缺陷边界模糊等情况,必须进行相应的噪声抑制。由于检测过程对实时性要求较高,故应使用较为简捷的方法。