1、數(shù)字射線檢測技術(shù)數(shù)字射線檢測技術(shù) 細(xì)節(jié)識別理論細(xì)節(jié)識別理論 鄭世才鄭世才 2015.7 2015.7 1. 1.概述概述 2. 2. RoseRose定律定律 3. 3.對比度噪聲比概念對比度噪聲比概念 4. 4.細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式 5. 5.典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 6. 6.結(jié)語結(jié)語 1 1概述概述 1 1數(shù)字射線檢測技術(shù)的基本理論可分為四個方面：數(shù)字射線檢測技術(shù)的基本理論可分為四個方面：（1 1）物理基礎(chǔ)）物理基礎(chǔ)（2 2）檢測圖像質(zhì)量（圖像質(zhì)量因素及與技術(shù)因素關(guān)系）檢測圖像質(zhì)量（圖像質(zhì)量因素及與技術(shù)因素關(guān)系）（3 3）細(xì)節(jié)識別理論）細(xì)節(jié)識別理論（4 4）成

2、像過程基本理論）成像過程基本理論目前基本狀況是目前基本狀況是 除細(xì)節(jié)識別理論除細(xì)節(jié)識別理論 其他三方面都已經(jīng)建立起系統(tǒng)理論其他三方面都已經(jīng)建立起系統(tǒng)理論 盡管有的還存在不同觀點盡管有的還存在不同觀點本文討論細(xì)節(jié)識別理論問題。本文討論細(xì)節(jié)識別理論問題。 1 1概述概述 2 2（1 1）物理基礎(chǔ)）物理基礎(chǔ)檢測技術(shù)基礎(chǔ)理論檢測技術(shù)基礎(chǔ)理論基于的是射線吸收規(guī)律基于的是射線吸收規(guī)律nII1常數(shù)HGDlgkHGVS)(ItH 1 1概述概述 3 3（2 2）檢測圖像質(zhì)量）檢測圖像質(zhì)量檢測技術(shù)控制理論檢測技術(shù)控制理論 ASTM E2736ASTM E2736等標(biāo)準(zhǔn)：三因素等標(biāo)準(zhǔn)：三因素有研究人員：希望提出新

3、的概念有研究人員：希望提出新的概念 EN584-1:2006EN584-1:2006CD IISSCDiUU 2211DimUMMUSNRDSSNR DDSNR1 1概述概述 4 4（3 3）成像過程基本理論（理論上處理等價性問題）成像過程基本理論（理論上處理等價性問題） 移植成熟理論移植成熟理論按照成像過程按照成像過程 CTCT系統(tǒng)：系統(tǒng)： xhxfxg dxxdUdxxdELSFxL1 1概述概述 5 5（4 4）細(xì)節(jié)識別理論）細(xì)節(jié)識別理論缺陷檢驗理論缺陷檢驗理論 射線照相檢驗技術(shù)：射線照相檢驗技術(shù)：2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代建立年代建立1.1.概述概述 6 6 例如：例如：RTRT技術(shù)

4、細(xì)節(jié)識別理論（技術(shù)細(xì)節(jié)識別理論（19631963）（基于）（基于RoseRose定律）定律） 絲：絲： 階梯孔：階梯孔：球孔：球孔：矩形縫（矩形縫（ ）：）：20221 GnNkAx2022214 GnNkHT20231 GnNklFd202414 GnNkFd0GnkUbWUWlt1exp11 1概述概述 7 7對數(shù)字射線檢測技術(shù)對數(shù)字射線檢測技術(shù)2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代-80-80年代（年代（19821982年文獻(xiàn)，年文獻(xiàn)，CT-CDDCT-CDD）：）： 實驗總結(jié)關(guān)系式（分辨細(xì)節(jié)要求）實驗總結(jié)關(guān)系式（分辨細(xì)節(jié)要求）ASTM E1441ASTM E1441標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（5050% %

5、正確概率識別一個細(xì)節(jié)）正確概率識別一個細(xì)節(jié)）2010-20122010-2012年：年：BAMBAM研究人員研究人員1PGT18PTDpceDpce1 1概述概述 8 8 BAMBAM的一些研究結(jié)果的一些研究結(jié)果 2010 2010年給出（年給出（IQI:1TIQI:1T孔）關(guān)系式孔）關(guān)系式20112011年，引入年，引入20122012年，改寫年，改寫 給出絲：給出絲：CNRdPT可見SNRPTdeff可見SNRSRPTdeffb可見2TimagebuSRimagebIQIeffvisiblehSRTSdPT24imagebvisibleeffvisibleWSRSFdldPT1 1概述概述

6、 9 9概括數(shù)字射線檢測技術(shù)的細(xì)節(jié)識別研究概括數(shù)字射線檢測技術(shù)的細(xì)節(jié)識別研究 （1 1）目前的研究實際都是基于）目前的研究實際都是基于RoseRose理論理論 （2 2）近年（）近年（2010-20122010-2012）給出了部分細(xì)節(jié)關(guān)系式）給出了部分細(xì)節(jié)關(guān)系式 （3 3）研究結(jié)果不構(gòu)成系統(tǒng)）研究結(jié)果不構(gòu)成系統(tǒng)本文：本文： （1 1）基于）基于RoseRose理論，結(jié)合對比度噪聲比概念理論，結(jié)合對比度噪聲比概念 （2 2）按射線照相檢驗技術(shù)相關(guān)理論思路）按射線照相檢驗技術(shù)相關(guān)理論思路 （3 3）對細(xì)節(jié)識別理論作出系統(tǒng)處理）對細(xì)節(jié)識別理論作出系統(tǒng)處理嘗試給出數(shù)字射線檢測技術(shù)的系統(tǒng)細(xì)節(jié)識別理論嘗

7、試給出數(shù)字射線檢測技術(shù)的系統(tǒng)細(xì)節(jié)識別理論2. 2. RoseRose定律定律 1010 RoseRose文獻(xiàn)文獻(xiàn)(1948(1948年年 ) )2. 2. RoseRose定律定律 1111 2. 2. RoseRose定律定律 1212 RoseRose定律：定律：常數(shù)：與閾值對比度、眼特性相關(guān)的常數(shù)常數(shù)：與閾值對比度、眼特性相關(guān)的常數(shù)常數(shù)22CLBBBDLLLC3. 3. 對比度噪聲比概念對比度噪聲比概念 13 13 對比度噪聲比（對比度噪聲比（ ） 引入：引入：IQIIQI識別識別孔：孔：絲：絲：SCNRCNR5 . 2GBV0 . 2GBV3. 3. 對比度噪聲比概念對比度噪聲比概念

8、14 14 小厚度差的對比度噪聲比與技術(shù)因素關(guān)系小厚度差的對比度噪聲比與技術(shù)因素關(guān)系 TnIISS1SNRSTSNRnCNR)1 (SSSSCNR4. 4. 細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式 15 15 圖像信號平均由圖像信號平均由 個光子形成個光子形成 光子數(shù)波動服從泊松分布光子數(shù)波動服從泊松分布 細(xì)節(jié)圖像信號為細(xì)節(jié)圖像信號為 噪聲為噪聲為 NNN常數(shù) ANNN2常數(shù)ACLB2常數(shù)22CLB4. 4. 細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式 16 16 常數(shù)記為常數(shù)記為 常數(shù) ANNN2常數(shù) ANNNN2PTK22PTKACNR4. 4. 細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式 17 17

9、RoseRose定律：定律：PTKACNRSNRnKATPT1TSNRnCNR)1 (4. 4. 細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式 18 18 圖像尺寸實際以像素尺寸為單位測定圖像尺寸實際以像素尺寸為單位測定細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式：細(xì)節(jié)識別一般關(guān)系式： imimPU22/2imimimUAPAPA21imPTUSNRnKAT5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 19 19 從一般關(guān)系式寫出具體細(xì)節(jié)關(guān)系式從一般關(guān)系式寫出具體細(xì)節(jié)關(guān)系式 需將細(xì)節(jié)圖像轉(zhuǎn)換為均勻?qū)Ρ榷葓D像需將細(xì)節(jié)圖像轉(zhuǎn)換為均勻?qū)Ρ榷葓D像 或?qū)⒓?xì)節(jié)轉(zhuǎn)換為均勻截面厚度形狀或?qū)⒓?xì)節(jié)轉(zhuǎn)換為均勻截面厚度形狀采用等高轉(zhuǎn)換：采用等高轉(zhuǎn)

10、換： 保持細(xì)節(jié)截面高度不變，改變細(xì)節(jié)寬度保持細(xì)節(jié)截面高度不變，改變細(xì)節(jié)寬度考慮不清晰度影響考慮不清晰度影響 對細(xì)節(jié)圖像寬度影響對細(xì)節(jié)圖像寬度影響 對細(xì)節(jié)圖像對比度影響對細(xì)節(jié)圖像對比度影響5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 20 20 不清晰度對細(xì)節(jié)對比度影響不清晰度對細(xì)節(jié)對比度影響矩形縫（矩形縫（19661966文獻(xiàn)）文獻(xiàn)）UWCC6 . 1exp105. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 21 21 絲形細(xì)節(jié)絲形細(xì)節(jié)79. 07854. 04/SF21exp1imPTWimSimSUSNRnKUdbFlUdFd5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 22 2

11、2 圓柱孔圓柱孔截面厚度均勻，不需要轉(zhuǎn)換截面厚度均勻，不需要轉(zhuǎn)換顯然，僅需要改變高度，它就可簡單地擴(kuò)展成顯然，僅需要改變高度，它就可簡單地擴(kuò)展成 適宜平板孔型適宜平板孔型IQIIQI各孔的關(guān)系式各孔的關(guān)系式需要注意，不清晰度對于對比度的影響，應(yīng)采用平方需要注意，不清晰度對于對比度的影響，應(yīng)采用平方21exp122imPThimimUSNRnKUbdUdh5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 23 23 球孔細(xì)節(jié)球孔細(xì)節(jié)8 . 08165. 06/4QF4623HDD21exp122imPTQimQimQUSNRnKUDbFUDFD5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 2

12、4 24 矩形縫細(xì)節(jié)圖像的三種情況矩形縫細(xì)節(jié)圖像的三種情況5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 25 25 矩形縫細(xì)節(jié)：等高轉(zhuǎn)換矩形縫細(xì)節(jié)：等高轉(zhuǎn)換0（） cosWH 21exp1coscosimPTFimimUSNRnKUbHUWlL0sinLH 21exp1sinsinimPTFimimUSNRnKUbHULlW5. 5. 典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式典型細(xì)節(jié)識別關(guān)系式 26 26 矩形縫細(xì)節(jié)：等高轉(zhuǎn)換矩形縫細(xì)節(jié)：等高轉(zhuǎn)換（） 021exp1imPTFimimUSNRnKUbWUWlL6. 6. 結(jié)語結(jié)語 27 27 （1 1） 從從RoseRose定律、從理論定律、從理論 統(tǒng)一給出了細(xì)

13、節(jié)識別理論關(guān)系式統(tǒng)一給出了細(xì)節(jié)識別理論關(guān)系式 BAMBAM研究人員寫出的關(guān)系式，研究人員寫出的關(guān)系式， 實際是對絲、柱孔細(xì)節(jié)實際是對絲、柱孔細(xì)節(jié) 未考慮不清晰度影響簡單情況的結(jié)果未考慮不清晰度影響簡單情況的結(jié)果 明顯地存在近似，也需要試驗驗證正確程度明顯地存在近似，也需要試驗驗證正確程度例如：例如：?64. 0?79. 0FF6. 6. 結(jié)語結(jié)語 28 28 （2 2）需要深入研究：存在噪聲下檢測結(jié)論的概率性質(zhì)）需要深入研究：存在噪聲下檢測結(jié)論的概率性質(zhì) （CTCT給出，存在噪聲下，測定的線衰減系數(shù)服從正態(tài)分布）給出，存在噪聲下，測定的線衰減系數(shù)服從正態(tài)分布） 22exp21PDF6. 6.

14、結(jié)語結(jié)語 29 29 ( (美）美）NDTNDT手冊第手冊第3 3版（版（20022002年，年，CT CT 技術(shù)：技術(shù)：CDFCDF曲線）曲線） 將以一定的正確（或錯誤）概率給出檢測結(jié)論將以一定的正確（或錯誤）概率給出檢測結(jié)論 6. 6. 結(jié)語結(jié)語 30 30（3 3）可研究的一個具體問題）可研究的一個具體問題 采用單絲對或單絲測定檢測圖像不清晰度采用單絲對或單絲測定檢測圖像不清晰度 按成像過程理論：不清晰度決定了細(xì)節(jié)圖像擴(kuò)展按成像過程理論：不清晰度決定了細(xì)節(jié)圖像擴(kuò)展 可從理論上給出檢測圖像可從理論上給出檢測圖像 6. 6. 結(jié)語結(jié)語 31 31（3 3）可研究的一個具體問題）可研究的一個具體問題 采用單絲對或單絲測定檢測圖像不清晰度采用單絲對或單絲測定檢測圖像不清晰度 因此，可設(shè)計新型因此，可設(shè)計新型IQII