數(shù)字成像技術(shù)發(fā)展的新特點(diǎn)

周驊

【摘 要】現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)逐步步入到了信息化時(shí)代。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及及科技進(jìn)步，人們對(duì)于純文字類的信息已經(jīng)不能夠滿足了，取代它的是以聲、形、圖文相融合的文本信息和多媒體消息，這當(dāng)中一目了然的圖形信息和圖像信息受到了高度重視。所以，數(shù)字圖像的快速獲得和輸出技術(shù)已經(jīng)變成了信息時(shí)代的主要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字成像;技術(shù)創(chuàng)新;特點(diǎn)

中圖分類號(hào)： TB86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）22-0069-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.029

數(shù)字成像技術(shù)就是平板數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)（DR）。其核心技術(shù)是平板探測(cè)器（FPD），可分為兩類：直接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器和間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器。直接轉(zhuǎn)換板探測(cè)器的調(diào)制傳遞函數(shù)和噪聲等效量子數(shù)高，組成相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本略低;間接轉(zhuǎn)換板探測(cè)器易于組裝成大板，量子檢測(cè)率（DQE）高于直接轉(zhuǎn)換板，制造成本較高。間接開關(guān)平板探測(cè)器目前占全球平板探測(cè)器市場(chǎng)的90%以上。此外，數(shù)字平板探測(cè)器技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)（CAD）系統(tǒng)、遠(yuǎn)程放射學(xué)、雙能量減法、體層綜合、時(shí)間相減、數(shù)字減影血管造影（DSA）、低劑量透視位姿設(shè)計(jì)等方面也得到了發(fā)展。

1 系統(tǒng)基本原理及組成

1.1 系統(tǒng)組成及工作原理

DR技術(shù)是將新的射線檢測(cè)單元合并成陣列（主要包括面板或線性陣列），直接連接到大規(guī)模集成電路，同時(shí)完成射線接收、光電轉(zhuǎn)換和數(shù)字化的整個(gè)過程。這種“射線到數(shù)字”直接轉(zhuǎn)換方法減少了遠(yuǎn)距離傳輸和信號(hào)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，并使用適當(dāng)?shù)臑V波電路來獲得低噪聲和高靈敏度的圖像。DR系統(tǒng)由無線電源、中央控制單元、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集和圖像處理軟件、平板探測(cè)器等組成。與數(shù)字射線照相、膠片射線照相相比，數(shù)字射線照相采用平板探測(cè)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片采集光線，將射線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，完成將射線照相圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的程序。作為探測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分，其特性將對(duì)數(shù)字射線的成像質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

平板探測(cè)器由以下三個(gè)結(jié)構(gòu)組成：第一是閃爍膜的亞毫米厚度，它是由與銫碘化合物混合的Gd2O2或CsI（CsI：Ti）產(chǎn)生的;第二是與閃爍膜直接耦合的光-硅光電二極管陣列和TFT陣列;第三是像素讀出電路。不能被物體吸收的X射線光子撞擊非晶硅檢測(cè)器上的第一層閃爍劑材料。閃爍器可以將入射光轉(zhuǎn)換成可見光子，并且轉(zhuǎn)換的可見光光子撞擊光電二極管陣列。光電二極管陣列將這些光子轉(zhuǎn)換為電子，并且轉(zhuǎn)換的電子可以激活非晶硅的像素。因此，陣列控制器可以讀取并傳送影響數(shù)據(jù)到系統(tǒng)，然后通過系統(tǒng)分析和排序獲得圖像數(shù)據(jù)。

1.2 探測(cè)器構(gòu)成及轉(zhuǎn)換原理

利用數(shù)值射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)檢測(cè)X射線電子，是一種采用含Gd2O2陶瓷閃爍體或CSI（CSI：Ti）與銫碘化合物混合的半導(dǎo)體晶體轉(zhuǎn)換屏，再通過非晶硅光電二極管將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，然后引入處理系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)圖像進(jìn)行處理和顯示。閃爍層、非晶硅層和薄膜晶體管陣列、電路組成了非晶硅輻射探測(cè)器。碘化銫閃爍層是由碘化銫晶體有序排列而形成的。這種針狀結(jié)構(gòu)可以集中散射光，抑制散射，從而改變探測(cè)器的調(diào)制和（MTF）特性，提高量子探測(cè)的效率。非晶硅輻射探測(cè)器輻射轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)是閃爍層被入射X射線激活，閃爍層將輻射轉(zhuǎn)化為熒光，再通過二極管非晶硅陣列的轉(zhuǎn)換將熒光發(fā)射到電信號(hào)中，再將其傳輸?shù)疥嚵兄械腡FT，形成TFT中各電容單元的存儲(chǔ)電荷，然后通過讀出電路有序讀出。變成數(shù)字信號(hào)。物質(zhì)（試件）的衰減系數(shù)和射線在物質(zhì)當(dāng)中的穿透厚度都影響著信號(hào)的強(qiáng)弱與否，一旦反射物體有缺陷，缺陷部分的射線衰減程度與正常部分不同，射線穿透后的強(qiáng)度也會(huì)有所不同，這種差異可以由CDU記錄。

2 數(shù)字成像技術(shù)的現(xiàn)狀分析

2.1 數(shù)字成像檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)原理

便攜式的DXR檢測(cè)器的型號(hào)為DXR250U-W，是緊湊型的輕量級(jí)的便于攜帶型DXR檢測(cè)器，能夠和筆記本電腦還有X射線或者伽馬射線源進(jìn)行結(jié)合，適用于多種射線照相檢測(cè)技術(shù)。射線機(jī)型號(hào)為ERESCOMF4，最高的通電電壓為300kV。DR（Digital radiography）也叫數(shù)字?jǐn)z影，DR是由高壓發(fā)生器、X線球管及平板探測(cè)器、系統(tǒng)控制器和支架這些元素構(gòu)成的。最早的DR是運(yùn)用增感屏幕和光學(xué)鏡頭耦合的CCD（數(shù)字化耦合器）對(duì)X射線進(jìn)行數(shù)字化成像的。DR系統(tǒng)運(yùn)用了平板探測(cè)的X射線接受裝置對(duì)以往傳統(tǒng)的增感屏和膠片進(jìn)行了替換，實(shí)現(xiàn)了X射線的數(shù)字化處理，讓信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍、空間分辨率還有密度分辨率升高，曝光劑使用減少。

2.2 目前機(jī)構(gòu)應(yīng)用的范圍

到目前為止，該機(jī)組主要用于電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)和部分電廠受熱面管道檢測(cè)。例如，電網(wǎng)設(shè)備地理信息系統(tǒng)的內(nèi)部檢測(cè)、斷路器閉合狀態(tài)的檢測(cè)、“三跨”線張力線夾緊質(zhì)量的檢測(cè)等。等一些大型或者結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的設(shè)備的檢測(cè)，DR數(shù)字成像檢測(cè)的檢測(cè)范圍較廣，非常適合應(yīng)用在需要對(duì)機(jī)器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看情況，能夠拍攝出整體的底片。

2.3 數(shù)字成像技術(shù)的使用現(xiàn)狀

普通的膠片射線檢測(cè)廣泛的運(yùn)用在工業(yè)小型設(shè)備檢測(cè)當(dāng)中，可信賴度比較高，操作便捷，簡(jiǎn)單易學(xué)，這種方式是最基礎(chǔ)的，運(yùn)用范圍最廣的一種辦法。DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)是最近幾年在電力行業(yè)應(yīng)用廣泛的，現(xiàn)在除了作者的單位在進(jìn)行運(yùn)用，DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)還運(yùn)用許多其他領(lǐng)域的知識(shí)，主要包括電力知識(shí)、航天航空、石油化工、醫(yī)學(xué)等不同的行業(yè)知識(shí)。

2.4 數(shù)字成像技術(shù)的經(jīng)濟(jì)因素

膠片射線檢測(cè)技術(shù)在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候要使用非常多的膠片和一些化學(xué)藥品等，在對(duì)膠片進(jìn)行保存的過程中也會(huì)花費(fèi)大量的精力和物力。DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備在最開始的投入較多，這就是大多數(shù)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)不采用這種技術(shù)的原因，也導(dǎo)致了這項(xiàng)技術(shù)不能廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在科研單位和一些大型的企業(yè)會(huì)采用這種成像檢測(cè)技術(shù)。

3 數(shù)字成像技術(shù)的特點(diǎn)分析

3.1 數(shù)字成像的技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)取代了傳統(tǒng)的射線照相檢測(cè)技術(shù)，可由計(jì)算機(jī)操作和控制，改變了長(zhǎng)期以來的工作習(xí)慣，有必要對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)。相比之下，DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)的理論知識(shí)更為復(fù)雜，需要長(zhǎng)期學(xué)習(xí)。但在工作中，曝光時(shí)間短，工作效率高，成像質(zhì)量好。傳統(tǒng)散熱器采用膠片成像，成像質(zhì)量低，受到多種因素的影響。當(dāng)使用膠片攝影技術(shù)觀看照片時(shí)，人們的質(zhì)量要求很高，工作人員需要有豐富的實(shí)地經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，他們對(duì)設(shè)備非常熟悉，有焊接知識(shí)。同時(shí)，對(duì)負(fù)片的成像質(zhì)量也有要求。它很容易受到電影評(píng)論員和技術(shù)人員水平的限制。DR成像檢測(cè)技術(shù)極限評(píng)價(jià)膠片不僅可以人工評(píng)價(jià)，還可以通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)評(píng)價(jià)。通過在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行缺陷評(píng)估軟件，可以對(duì)圖像中的所有指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字化處理，并對(duì)缺陷進(jìn)行高客觀性的評(píng)價(jià)。

3.2 數(shù)字成像技術(shù)評(píng)判及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

DR成像檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持，因?yàn)椴荒軌虬熏F(xiàn)在有的膠片照相模式全部變?yōu)閿?shù)字化照相模式，一些現(xiàn)在實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，一部分的規(guī)定也對(duì)數(shù)字化檢測(cè)不適用，需要運(yùn)用數(shù)字化照相檢測(cè)達(dá)到現(xiàn)在膠片法檢測(cè)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，就要把現(xiàn)在所運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中不適用的部分進(jìn)行改善，這就導(dǎo)致相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)甚至是監(jiān)理程序都會(huì)產(chǎn)生一定的改變。但是伴隨著逐漸成熟的技術(shù)，和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的越來越完善，一定會(huì)讓DR成像檢測(cè)技術(shù)更加發(fā)展，新的技術(shù)的應(yīng)用也能夠?qū)o損檢測(cè)成本進(jìn)行降低，提升檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確度。

3.3 對(duì)數(shù)字成像技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)

數(shù)字成像技術(shù)能夠直觀、準(zhǔn)確地看到被測(cè)設(shè)備或部件的問題，長(zhǎng)期以來在工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。DR成像檢測(cè)技術(shù)具有成本低、效率高、圖像存儲(chǔ)方便等優(yōu)點(diǎn)。逐漸取代膠片成像檢測(cè)技術(shù)，但是DR數(shù)字成像技術(shù)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，屬于新技術(shù)，但在電力工業(yè)中，為檢測(cè)設(shè)備故障和檢測(cè)設(shè)備提供了一種新的檢測(cè)方案和思路。這種高效的檢測(cè)方法能夠直觀地顯示檢測(cè)結(jié)果，對(duì)今后的發(fā)展有一定的幫助。

4 結(jié)語

射線膠片檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)不能夠在現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的社會(huì)上滿足企業(yè)的需求，現(xiàn)代生產(chǎn)過程中要求實(shí)時(shí)成像，迅速的檢測(cè)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)評(píng)定。伴隨著新的技術(shù)的不斷發(fā)展和不斷的應(yīng)用，DR數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)變成近代射線檢測(cè)技術(shù)的代表，在今后的發(fā)展過程中，終將取代傳統(tǒng)的射線膠片檢測(cè)出技術(shù)。

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