1引言

目前，工業(yè)X射線照相平要依靠膠片方式，但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，隨著X射線數(shù)字化采集、計(jì)算機(jī)海量存儲(chǔ)和寬帶互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的工業(yè)X射線檢測(cè) (RT)將具備卜述特點(diǎn):圖像數(shù)字化、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳送、遠(yuǎn)程評(píng)定。山于拋棄了傳統(tǒng)的膠片和沖洗設(shè)備，以前檢測(cè)經(jīng)常遇到的一些問(wèn)題將迎JJ而解。小再 存在劃傷、黑度超標(biāo)。山于采集系統(tǒng)寬容度的提高和I冬}像處理技術(shù)的應(yīng)用，曝光小足或過(guò)量都可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理修正，將極少需要補(bǔ)拍。對(duì)于具有延遲性缺 陷的圖像，還可以通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，使變化的部分得以突出顯示，將小再需要龐大的底片庫(kù)，底片的保管問(wèn)題可以很容易地得到解決。山于寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?方便快捷，完全能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中評(píng)片，更有效地杜絕人為因素的影響，防止舞弊行為的發(fā)生。此外，消除了工業(yè)重金屬污染，有利于環(huán)境保護(hù)。要在工業(yè)上推廣上述 技術(shù)，還需要做很大的努力，有很多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，其成果需得到專家、廣大用戶的一致認(rèn)可，還涉及到需要修改現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中小適合的部分等。木文將就有關(guān)X 射線照相技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用及發(fā)展加以論述。

2 X射線圖像數(shù)字化—無(wú)膠片化

在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)X射線診斷的關(guān)鍵所在是X射線圖像的數(shù)字化問(wèn)題。目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有以卜幾種方式可供工業(yè)應(yīng)用借鑒。

2.1 X光膠片數(shù)字化掃描儀

該儀器是對(duì)己有的傳統(tǒng)X射線膠片進(jìn)行掃描使之?dāng)?shù)字化的方法。利用光電轉(zhuǎn)換原理，使用氦氛激光器或半導(dǎo)體激光器，通過(guò)多而體旋轉(zhuǎn)式反光鏡對(duì)己有X 射線膠片進(jìn)行掃描。同時(shí)，快速多路自動(dòng)跟蹤接收器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，將圖像資料轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，以便存儲(chǔ)和再利用。 山于這種方法要求先有照相膠片而后再進(jìn)行_次掃描轉(zhuǎn)換.速度相對(duì)慢、費(fèi)用高日‘掃描儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種技術(shù)沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的進(jìn)步，只是增加了一個(gè)復(fù)雜的中間環(huán) 節(jié)，實(shí)現(xiàn)了膠片數(shù)字化，小適宜做大工作量的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

2.2計(jì)算機(jī)X射線攝影術(shù)(CR)[1]

與傳統(tǒng)X射線攝影小同，它是將透過(guò)物體的X射線影像信H}記錄在存儲(chǔ)熒光板上。利用存儲(chǔ)熒光板取代傳統(tǒng)X射線膠片接受照射，存儲(chǔ)熒光板感光后在 熒光物質(zhì)中形成潛影，將帶有潛影的存儲(chǔ)熒光板置入讀出器中，用激光束進(jìn)行精細(xì)掃描。CR裝置包括:影像采集部分，即存儲(chǔ)熒光板;影像掃描部分，即讀出器; 影像后處理和記錄部分，即計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和其他存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)熒光板與普通膠片一樣分各種小同的大小規(guī)格。

讀出器分為多槽自動(dòng)排列讀出處理式和單槽讀出處理式，前者可在相同時(shí)間內(nèi)處理更多存儲(chǔ)熒光板。CR除了具備所有數(shù)字化影像的共同優(yōu)點(diǎn)外，其最大 優(yōu)勢(shì)在于可充分利用原有的傳統(tǒng)X射線設(shè)備，使用方便，適用于各種檢查，特別是野外移動(dòng)作業(yè)。缺點(diǎn)是操作較復(fù)雜，效率較低。CR與普通X射線照片的小同在 于:圖像信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換最終得到數(shù)字化圖像，可在熒光屏上觀看或進(jìn)行小同的后處理，這是目前最具技術(shù)保障和發(fā)展前途的技術(shù)。作業(yè)過(guò)程基木與現(xiàn)在膠片照相相 同，適于X射線機(jī)和野外惡劣環(huán)境卜的工作。

2.3數(shù)字化X射線攝影術(shù)(D R ) [2]

廣義的DR包括所有數(shù)字化的X射線照相，而狹義的DR則是指直接采用電子成像板技術(shù)。電子成像板山大量微小的帶有TFT薄膜晶體管)的探測(cè)器排 列而成。山于電子轉(zhuǎn)換模式小同，又分為間接DR板和直接DR板。前者使用碘化艷閃爍屏，將X射線先轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)光，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換方式再被探測(cè)器接收;后者則 使用非晶硒直接釋放電子被探測(cè)器接收。從物理意義上講直接DR板的量子轉(zhuǎn)換效率應(yīng)比間接DR板更高，但在目前，接DR板的穩(wěn)定性好。與CR相比，DR的圖 像分辨率和工作效率更高，X射線量更低。隨著成像速度的提高，DR正在山靜態(tài)向動(dòng)態(tài)方向發(fā)展，數(shù)字化透視將成為可能。但DR裝置目前還很昂貴，原有的X射 線機(jī)必須經(jīng)過(guò)大的改造和升級(jí)。采用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)出結(jié)果，但就像相控陣超聲波一樣，需要施工車輛和設(shè)備必須到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，在惡劣的野外環(huán) 境中，這往往是最難解決的問(wèn)題，因此限制了DR技術(shù)在野外的大量應(yīng)用。

2.4線陣探測(cè)器數(shù)字化X射線機(jī)

我閑航大部中興醫(yī)療公司利用航大物理中高靈敏度的線陣探測(cè)器，采用線掃描技術(shù)直接接收X射線光子，生產(chǎn)出低劑量直接數(shù)字化X射線機(jī)。該機(jī)為動(dòng)態(tài) “線掃描”，目前掃描時(shí)間為4s,在實(shí)驗(yàn)室己成功達(dá)到2s。這種機(jī)器的低X射線劑量，寬動(dòng)態(tài)范圍和低價(jià)格，使其具有良好的發(fā)展前景。如在管道焊縫檢測(cè)方 而，該技術(shù)可以通過(guò)類似相控陣AUT(自動(dòng)超聲波)的導(dǎo)軌、現(xiàn)場(chǎng)掃描，線性陣列沿管道焊縫外部均勻運(yùn)動(dòng)一周，即可將結(jié)果讀入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理與顯示[2]

3數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)在工業(yè)X光圖像中的應(yīng)用

圖像后處理技術(shù)是數(shù)字化X射線影像提高圖像質(zhì)量的精髓。經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算處理，通過(guò)邊緣增強(qiáng)或平滑技術(shù)，改善影像細(xì)節(jié)、降低圖像噪聲、灰階對(duì)比度調(diào) 整、影像放大、數(shù)字減影、偽彩色處理等，將未經(jīng)處理的影像中所看小到的特征信息顯現(xiàn)出來(lái)，使圖像更為清晰，有利于缺陷診斷目前，工業(yè)上X射線攝影需要的曝 光劑量相對(duì)較大，日‘X射線攝影一旦完成，當(dāng)質(zhì)量達(dá)小到要求時(shí)往往需要重拍，帶來(lái)很多廢片，污染與浪費(fèi)很大;而包括CR , DR在內(nèi)的數(shù)字化X射線攝影技術(shù)，攝影條件的寬容度范圍很寬，線性好，可提供的數(shù)據(jù)量大，分辨率高，數(shù)據(jù)獲取速度快，既使X射線曝光量有出入也可避免重復(fù) 拍照，可免除X射線輻射小足或過(guò)度造成的影像小清晰.且影像處理過(guò)程約需1 min，比原始X射線拍片要快得多。

數(shù)字X射線照片能從當(dāng)前的X射線照片減去先前的X射線照片，產(chǎn)生即時(shí)減影圖像，以得到并增強(qiáng)變化區(qū)域。經(jīng)研究，即時(shí)減影圖像對(duì)延遲性缺陷提高判 斷精確度具有顯著改善。通過(guò)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的數(shù)字化圖像處理的結(jié)果，對(duì)于一個(gè)普通觀察者來(lái)說(shuō)，用即時(shí)減影改善后，其診斷靈敏度從84%提高到97 %，在判讀時(shí)間上平均減少19.3%。這對(duì)工業(yè)數(shù)字化X射線照相檢測(cè)也具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

通過(guò)后處理提高了圖像質(zhì)量，尤其是對(duì)于照相難度大的部位，如管道溝卜照相等。原來(lái)這些部位照相困難，一旦出現(xiàn)曝光或洗片條件誤差就會(huì)造成黑度錯(cuò)誤或劃傷，就要重新拍照。而經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理，上述問(wèn)題都迎JJ而解，降低了廢片率，減少了重拍。

4數(shù)字化的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、傳送—降低存儲(chǔ)成本

數(shù)字化X射線圖像可存儲(chǔ)在硬盤(pán)、磁帶機(jī)等存儲(chǔ)器中或刻錄在cv或DVD盤(pán)片內(nèi)，為電子存檔與通訊系統(tǒng)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，為遠(yuǎn)程評(píng)定莫定了堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。在一塊硬盤(pán)或一片光盤(pán)上可存儲(chǔ)大量的圖像，每一幅圖像的存儲(chǔ)成木很低，隨著數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)的小斷發(fā)展，存儲(chǔ)成木還可進(jìn)一步降低。在需要硬拷貝的地方， 還可以使用激光打印機(jī)打印輸出。

數(shù)字化X射線照相的應(yīng)用提高了無(wú)損檢測(cè)的管理水平和效率，可方便、迅速和可靠歸檔，如民時(shí)間存儲(chǔ)，30年圖像質(zhì)量都小會(huì)變壞，可任意調(diào)用小會(huì)丟 失信息，從根木上改變了傳統(tǒng)的對(duì)膠片的手工管理方式，防止丟片和片損情況發(fā)生。數(shù)字化存儲(chǔ)小但節(jié)約了大量膠片，還節(jié)約了大量用于底片的存儲(chǔ)空間和管理人 員，也可使資料的存儲(chǔ)時(shí)間得以延長(zhǎng).從而降低底片的存檔成本。

5 X射線低劑量化—更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)

X射線圖像的質(zhì)量取決于其信噪比，而這又與X射線的有效利用率直接相關(guān)。量子檢測(cè)效率是評(píng)定X射線圖像性能的關(guān)鍵指標(biāo)，它有機(jī)地結(jié)合了降}像的 對(duì)比度、噪聲、空間分辨率和X射線的劑量等因素。山于數(shù)字化成像板感光介質(zhì)的感光曲線與普通X光膠片小同，在對(duì)比度和寬容度上有較大的動(dòng)態(tài)范圍，特別是 DR檢測(cè)器的高靈敏度，使數(shù)字化成像的量子檢測(cè)效率可以從傳統(tǒng)膠片的20% ~30%提高到60%~70%，從而使X射線劑量顯著降低，CR攝影條件為傳統(tǒng)X線攝影的1/2~2/3; DR與CR相比更為明顯，可以降低2/3以上的劑量。山于數(shù)字X射線照相需要的曝光時(shí)間僅為一般膠片的1/2~2/3，可使操作人員接受的照射劑量卜降一 個(gè)數(shù)量級(jí)，日‘降低了X射線機(jī)的負(fù)荷，相對(duì)延民了機(jī)器的使用壽命，故障率降低，維修費(fèi)用也相應(yīng)降低。

同時(shí)，因小需要洗片過(guò)程，沒(méi)有了顯影、定影液等化學(xué)藥品的消耗，小僅有利于環(huán)保，而I I.節(jié)省了環(huán)保投資[3]

6遠(yuǎn)程判讀及評(píng)價(jià)—科學(xué)公正

隨著寬帶互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，海量資料的遠(yuǎn)距離傳送(既使是閑際傳送)己非遙小可及，數(shù)字格式的X光圖像通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)的傳輸，使檢測(cè)公司可以集中技術(shù)水平最 高的底片評(píng)定人員對(duì)Ixl像進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果更公正、合理，甚至還可以考慮建立山專家組成遠(yuǎn)程評(píng)定中心，遇到疑難問(wèn)題還能夠用會(huì)診的辦法解決。同時(shí)，也可以 傳送或者網(wǎng)絡(luò)共享底片圖像數(shù)據(jù)給其他人員，如:待培訓(xùn)人員、專家顧問(wèn)、監(jiān)理等人員以及飛行檢查、政府質(zhì)量監(jiān)督、業(yè)平等部門(mén)，都可以及時(shí)看到焊縫圖像，做到 了資料共享，極大地提高了影像信息的利用率和評(píng)審的公正性。

7提高圖像分辨率的重要途徑

工業(yè)數(shù)字X射線圖像可以通過(guò)以下幾種方式提高圖像分辨率:

(1)系統(tǒng)固有分辨率對(duì)圖像分辨率有決定性作用，因此配置高性能的系統(tǒng)設(shè)備對(duì)提高圖像分辨率具有重要意義。

(2)運(yùn)用成像技術(shù)可顯著提高圖像分辨率。成像技術(shù)包括:選擇適合的射線能量;選用小焦點(diǎn)或微焦點(diǎn)的X射線源;選擇最佳圖像放大倍數(shù);屏蔽無(wú)用 射線和散射線;選用密度數(shù)高的材料過(guò)濾軟X射線，減少低能射線的散射作用;用鉛質(zhì)窗口限制平射線束的而積，減少散射線的作用;對(duì)工件被檢測(cè)區(qū)域以外的表而 實(shí)行有效的屏蔽，盡量減少散射線的影響和干擾信號(hào)的影響。

(3)在圖像采集過(guò)程中，小可避免地伴隨有隨機(jī)的噪聲信號(hào)，干擾圖像質(zhì)量，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)采集的圖像進(jìn)行連續(xù)異加，能夠有效地降低噪聲信號(hào)，另外運(yùn)用圖像處理技術(shù)增強(qiáng)圖像灰度，銳化圖像邊界，平滑對(duì)比強(qiáng)度，對(duì)提高圖像分辨率有明顯的效果。

(4)賦于圖像像素更大的灰度等級(jí)，可提高圖像分辨率。通常在編制圖像灰度軟件時(shí)，對(duì)黑白圖像的每個(gè)像素的灰度設(shè)定為8bit 256灰度等級(jí)，如果對(duì)每個(gè)像素賦于更大的灰度等級(jí)，例如lObit 1024灰度等級(jí)或12bit 4096灰度等級(jí)，I圖像的層次將會(huì)變得更加豐富，圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)力將會(huì)更加細(xì)膩，圖像會(huì)變得更加清晰。當(dāng)然，這種圖像質(zhì)量的改善是以增大圖像的儲(chǔ)存空間 為前提。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，如今大容量的計(jì)算機(jī)己價(jià)廉物美，用戶完全有能力承受，加上圖像壓縮技術(shù)的采用，增大圖像儲(chǔ)存空間己小再是困難的事[4]

8需要解決的問(wèn)題

數(shù)字化帶來(lái)巨大好處的同時(shí)，也有一些履待解決的問(wèn)題:

(1)如何保證圖像的真實(shí)性，防止惡意修改。通用圖像存儲(chǔ)格式很容易被一些通用的圖像處理軟件如PHOTOSHOP修改。解決的辦法是設(shè)計(jì)特殊 格式的圖像，但涉及問(wèn)題很多，技術(shù)也十分復(fù)雜。比較容易實(shí)現(xiàn)的辦法是使用通用圖像格式，在制度上進(jìn)行完善，完善的管理機(jī)制可以從客觀上和制度上杜絕此事的 發(fā)生，如采用集中多人評(píng)片更能反映真實(shí)情況。同時(shí)，進(jìn)行小可更改的數(shù)據(jù)備份，把每大的圖像數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)理備案等機(jī)制都是可以探討的。

(2)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的問(wèn)題。山于小可能將現(xiàn)在所有的膠片探傷方式全部改成數(shù)字化探傷，而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的部分條款夕}小適宜數(shù)字化檢測(cè)，要達(dá)到現(xiàn)行膠片 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)字化檢測(cè)來(lái)說(shuō)過(guò)于簡(jiǎn)單?？梢栽诂F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上制訂一個(gè)針對(duì)數(shù)字化檢測(cè)的補(bǔ)充條款，如對(duì)黑度、清晰度、靈敏度、對(duì)比度和灰霧度等要求進(jìn)一步提高， 這些對(duì)于數(shù)字化檢測(cè)來(lái)說(shuō)是很容易達(dá)到更嚴(yán)格的合格水平。

(3)設(shè)備問(wèn)題。上述幾種數(shù)字化檢測(cè)方法中，CR技術(shù)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，最難能可貴之處在于:CR小需要淘汰現(xiàn)有的傳統(tǒng)X射線機(jī)，定向射線機(jī)、爬行器都可繼續(xù)使用，這也是有別于其他數(shù)字化檢測(cè)的卓越之處。

(4)人員培訓(xùn)。數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)是否成功，最關(guān)鍵的工作是人員培Jil。傳統(tǒng)的射線檢測(cè)人員大多沒(méi)用過(guò)計(jì)算機(jī)，如讓他們操作計(jì)算機(jī)利用數(shù)字化檢測(cè)工作，改變多年來(lái)形成的工作習(xí)慣是比較困難的。

9結(jié)論

工業(yè)x射線圖像的數(shù)字化進(jìn)程是大勢(shì)所趨。它的應(yīng)用將射線檢測(cè)的技術(shù)水平提高到一個(gè)新的層次，小但能節(jié)約大量膠片、藥水、洗片機(jī)和存儲(chǔ)等費(fèi)用，還能比較好地進(jìn)行質(zhì)量控制。一旦數(shù)字化檢測(cè)被全而引進(jìn)到無(wú)損檢測(cè)行業(yè)中，必將引起一次重大的變革。( No.8 )

摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)