X射线图像传感及数字成像实验的研究

摘要

X射线的发现及其研究，对物理学以至整个科学技术产生了极为深刻的影响。X射线透视成像的原理是，入射X射线束经被观察物体衰减后的透射X射线经过X射线增感屏转换，产生X射线透视荧光图像。X射线在医学上普遍应用于疾病的检查诊断；此外，X射线还用于检测物体内部结构缺陷的无损探伤、机场及重要部位的安全检查等。
　　X射线影像的数字化，主要是指X射线影像以数字方式输出，使这些影像数据能够利用计算机强大的高速运算处理能力，方便、快速地进行存储、处理、传输、显示。由于影像技术与计算机技术相结合，给医学影像带来了革命性的变化。数字化X射线摄影(DR)是X射线影像数字化一种重要途径，X射线通过可见光转换屏，将 X射线光子变为可见光图像，而后通过光学系统由CCD或 CMOS图像传感器采集转换为图像电信号。图像采集卡将成像系统输出的模拟信号转换为数字信号，从而构成数字图像。经过数字图像处理后的X射线影像以数字化的电子方式存储、管理、传送、显示，使X射线成像摆脱对传统硬拷贝技术的依赖。
　　本论文讲述了X射线数字化成像的原理，利用CCD面阵图像传感器及外围电路设计了具有帧累积功能的摄像系统。选择合适的X射线源、X射线增感屏、图像采集卡和商品CCD摄像头等搭建了数字化X射线成像系统，并进行了初步成像实验。利用数字图像处理技术对所获得的数字化 X射线图像进行了亮度调节、对比度增强、平滑滤波、边缘增强、伪彩色编码、图像分割等处理，最后在显示面板上显示被测的图像。
　　本系统的设计方法是基于虚拟仪器技术完成的。虚拟仪器技术实际上是在PC机上借助DAQ(数据采集)卡、GPIB(通用接口总线)卡、VXI卡等数据采集设备，将需要处理的数据采集到计算机，通过软件的分析、处理、判断、显示、存储和控制功能，来实现一台或多台传统仪器的功能。
　　系统采用LabVIEW7.0软件编程。利用虚拟仪器技术及 Labview软件平台的编程技术，驱动非NI公司配套的图像采集卡进行图像采集，在计算机中利用软件平台对图像信号进行处理，最后在虚拟仪器显示面板上显示出透射图像。利用构建的虚拟仪器系统，在硬件设备以及连线不变的前提下，改变软件程序就可以实现图像采集、图像处理、图像显示等不同系统的功能。为了实验的方便及需要，把各个功能的系统合在一个主系统下，利用软件编程就可以实现多个系统的功能。
　　虚拟仪器技术是计算机技术与仪器技术相结合的产物，也是今后测试技术与仪器仪表技术发展方向之一。本文介绍的基于虚拟仪器Labview的数字化X射线成像系统，有效的缩短了研发时间，提高了系统运行的灵活性和使用效率，既利用了Labview图形化编程的方便和虚拟仪器强大的开发功能，又降低了系统的开发成本。由于影像技术与计算机技术的相结合，给 X射线影像带来了革命性的变化。

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目录

1 绪 论

1.1 X射线成像技术

1.2 课题研究的意义

1.3 课题研究的内容

2 数字化X射线成像系统的设计

2.1 引言

2.2 X射线源

2.3 X射线增感屏

2.4 CCD摄像机系统

2.5 图像采集卡

2.6 本章小结

3 CCD摄像机系统

3.1系统框图

3.2主要功能模块的功能简介

3.3 PCB板的设计

3.4 本章小结

4 视频图像采集系统

4.1 引言

4.2 图像采集系统

4.3 采集程序的设计

4.4 实验测试

4.5 本章小结

5 视频图像处理系统

5.1 引言

5.2 数字化X射线图像处理的方法

5.3 数字化X射线图像处理程序设计

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录