CMOS探測器在射線(xiàn)檢測中的應用

2.5 運動(dòng)速度控制

由于探測器必須有相對運動(dòng)才能成像，因此需要將運動(dòng)速度控制在合理的范圍。如果速度不合適，則得到的圖像就存在拉伸或壓縮現象。另外，分辨率越高、圖像噪聲越低，運動(dòng)速度需越低。

圖2 不同透照方式獲取的檢測圖像 (a)平動(dòng)方式 (b)旋轉方式

平動(dòng)成像中的移動(dòng)速度V與探測器的曝光時(shí)間T、成像精度P、透照放大倍數M和重復掃描次數N有關(guān)：

對于旋轉方式，還需要考慮工件內徑進(jìn)行計算。

2.6 檢測參數優(yōu)化

最佳放大倍數Mopt與探測器的固有不清晰度Us、射線(xiàn)焦點(diǎn)尺寸d有關(guān)[2]:

經(jīng)計算，最佳放大倍數Mopt=1，即成像時(shí)探測器盡量貼近被檢測工件。此外，成像質(zhì)量還與選用的透照電壓、電流、焦距和焦點(diǎn)等參數有關(guān)。

掃描圖像的清晰度與重復掃描次數有關(guān)，圖像掃描時(shí)采用Double Graylevel選項，類(lèi)似于實(shí)時(shí)成像檢測中的4幀圖像疊加(N=4)。進(jìn)行檢測的速度降低了4倍，但圖像卻有比較大的改善，噪聲明顯降低，更有利于缺陷的檢出與識別。檢測圖像能夠滿(mǎn)足GB 3323―1987標準規定的AB級要求。

2.7 缺陷定量分析

在進(jìn)行圖像尺寸測量時(shí)，需要將經(jīng)過(guò)計量或已知精確尺寸的試件緊貼在被檢焊縫的一側與焊縫同時(shí)成像。每次評定前，應作一次標定，缺陷測量時(shí)進(jìn)行對比或通過(guò)公式將圖像尺寸轉化為真實(shí)尺寸。為此，設計了專(zhuān)用的測量評片用試片(圖3)，試片也可用于檢測相對運動(dòng)速度是否匹配。

圖3 缺陷定量分析用試片

尺寸標定完成后，通過(guò)圖像處理方法實(shí)現缺陷定量分析。選用Canny邊緣檢測算法進(jìn)行缺陷邊緣定位。接著(zhù)對檢測出的邊緣進(jìn)行細線(xiàn)化處理。然后通過(guò)搜索每條邊緣線(xiàn)端點(diǎn)為中心的5×5或更大的鄰域，找出其它端點(diǎn)并進(jìn)行填充，完成邊緣點(diǎn)連接，去除邊緣檢測圖像中的間隙。再應用像素標記的方法，檢查每一目標像素相鄰點(diǎn)的連通性，進(jìn)行閉合曲線(xiàn)內的目標標記。通過(guò)上述操作即可將不同缺陷標記出來(lái)以供測量用，最后完成缺陷參數計算[3]。

2.8 圖像存檔管理

檢測結果以數字圖像形式存放在計算機上，為便于對檢測圖像進(jìn)行統一管理，筆者自行設計了圖像文件的管理數據庫，記錄檢測信息(工件名、檢測日期等)、成像參數和檢測評定結果等。

3 應用結論及問(wèn)題分析

CMOS射線(xiàn)探測器具有較高的空間分辨率(61p/mm，固有不清晰度0.2 mm)，檢測靈敏度高(4096灰度級)。成像質(zhì)量?jì)?yōu)于采用增強器的實(shí)時(shí)成像系統，接近或達到膠片照相的水平；在圖像的對比度方面優(yōu)于膠片照相方法和實(shí)時(shí)成像系統。

通過(guò)試驗優(yōu)化等方法，成功地將探測器應用于平板焊縫、環(huán)焊縫和縱焊縫等大多數產(chǎn)品零部件的射線(xiàn)檢測，提高了檢測效率，降低了檢測成本。為更好地促進(jìn)數字化射線(xiàn)檢測技術(shù)的應用，有必要在下列方面開(kāi)展研究工作：

(1)復雜工件的最優(yōu)化檢測及仿真[4]，為檢測結果的解釋提供理論支撐。

(2)大容量圖像文件的快速讀取、處理及分析，缺陷定量分析的自動(dòng)化、半自動(dòng)化方法的研究。

(3)圖像文件的管理、傳輸(引入PACS模式)[5]。

(4)建立新的數字化射線(xiàn)檢測標準。