X射线实时成像系统的分辨率

 1、系统分辨率

 可以用多项技术性能指标来评价X射线实时成像系统的质量特性，例如系统分辨率、灵敏度、zui高承受电压、系统的稳定性、系统的连续工作时间、图像的采集和图像处理速度、检测效率、图像一次性检测范围（长度×宽度）、图像的动态范围、系统抗干扰性、系统的工作寿命、系统的价格性能比等多项指标，其中系统分辨率是重要的指标，系统中的每一个子系统发生变化，都会引起系统分辨率综合性能的变化，所以，抓住了系统分辨率这个综合指标，就等于抓住了X射线实时成像系统的关键。系统分辨率指标是X射线实时成像整个系统性能的综合反映，系统分辨率越高，表示系统的技术性能越好。系统分辨率是系统设备客观性能的反映，仅与系统的构成及其性能有关，与检测工艺方法无关，所以，系统分辨率也称为固有分辨率。随着系统设备的老化，系统分辨率也会衰退，因此，对系统分辨率应定期进行测试。系统分辨率可以用分辨率测试卡直接在系统中测试出来。

2、实时成像系统分辨率的测试方法

将分辨率测试卡紧贴在X射线接收转换装置（例如图像增强）器输入屏表面中心区域，线对栅条与水平位置垂直（或平行），按如下工艺条件进行透照，并在显示屏上成像： 

（1）Ｘ射线管焦点至图像增强器输入屏表面的距离不小于700mm；

（2） 管电压不大于40kv； 

（3）管电流不大于2mA；

（4）图像对比度适中。

在显示屏上观察测试卡的影像，观察到栅条刚好分离的一组线对，则该组线对所对应的分辨率即为系统分辨率，系统分辨率的单位是"线对/毫米"（LP/mm）。系统分辨率也可以用系统清晰度（单位是mm）来表述，它们之间的换算关系是"互为倒数的二分之一"。

3、系统分辨率的作用

 系统的设备配置确定之后，系统分辨率便是一个确定的参数。在实时成像检测工艺中，通常是以系统分辨率作为已知参数来确定其他检测参数，例如 ，实时成像检测的图像通常是放大的图像，确定图像放大倍数就需用到系统分辨系（或系统不清晰度）：

Mopt表示实时成像检测工艺中的*放大倍数，Ui为系统不清晰度，d为射线源的焦点尺寸，均为已知数，代入公式即可算出Mopt ，令Mopt =M，这样很快就可以确定检测放大倍数M。

4、系统分辨率指标

根据X射线实时成像检测系统不同的配置，X射线实时成像检测系统可分为A、AB、B三个级别来管理，A级的系统分辨率指标可定为≥1.4LP/mm ，用于普通产品的X射线实时成像检测，例如汽车铝合金轮毂、炼铁高炉炉衬耐火砖以及食品罐头的检验；AB级的系统分辨率指标可定为≥2.0LP/mm，用于较重要和产品的检测，例如锅炉压力容器压力管道对接焊缝的检测，汽车零部件、电子元器件的检测 ；B级的系统分辨率≥3.0LP/mm，用于重要产品的检测，例如核工业产品、航空航天器材的检测。

5、图像调制传递函数

 从信息论的观点来看，图像的像素是检测图像的信息载体，像素可以具有不同的灰度级别，像素的多少以及灰度分布的组合构成检测的信息，检测图像的质量（或信息）可以通过系统本身的传递特性反映出来。根据傅立叶级数和图像信息理论，提出调制传递函数作为系统质量或图像质量（信息）的评价依据。

1）调制度（MTF）

 调制度原本是无线电学中的概念，引用到射线检测中来它就是对比度。被检测物体成像对比度的再现能力用调制度来表征，其定义是：图像中zui大灰度与zui小灰度之差和zui大灰度与zui小灰度之和的比值，用MTF表示：

式中：

MTF --- 调制度（0≤MTF≤1）

I1 --- zui大灰度

I2 --- zui小灰度

调制度与分辨率的关系可以用调制传递函数MTF曲线表示：

图1 调制传递函数MTF曲线

 调制传递函数可用MTF曲线来表示，横座标是分辨率，纵座标是对比度。分辨率越小，MTF越大；分辨率越大，MTF越小。当分辨率大到一定程度时，MTF趋近于零（表示图像分辨率的线条间距小到几乎分辨不清）。这种程度到达得越迟表示图像分辨率越高。在X射线实时成像检测中通常将灰度设定为8bit（28）即256级，试验表明，正常人的眼睛能够分辨的zui低调制度为5% ，通常以MTF为8%时对应的分辨率为图像极限分辨率。

2）MTF函数的传递作用

调制传递函数的作用有三：其一，MTF曲线提供的信息是客观的；其二，对比度和分辨率是能够测量的；其三，MTF反映的信息是能够传递的，即系统中各个阶段的图像质量有再现性，并且这种传递能够用简单摰訑方法来获得。因此MTF函数是较客观和全面评价图像质量的一种方法。通常用MTF的函数来解释系统的配置或图像质量现象，用MTF函数为图像处理提供理论基础。

3）提高X射线实时成像系统分辨率的基本方法

 为提高系统分辨率，系统设备的配置应尽可能选用高MTF的子系统，且各子系统MTF应尽可能互相匹配，如果有一个子系统MTF较低，则会影响整个系统的分辨率（可谓是"木桶效应"）；尽可能减少子系统的数量，尽可能选用集成器件。