安检系统X射线高衰减区域图像复原

摘要

X射线安全检查因为其直观高效的特点成为目前最常用的安全检查手段。在包括X射线安全检查在内的诸多X射线成像应用中，作为X射线敏感元件的闪烁体探测器由于其响应的余辉特性，会在系统所成的像中引入一定程度的退化。本文分析这一退化过程并建立其数学模型，而后根据模型特点和应用要求提出一种复原方法。
　　本文重点对图像退化的数学模型进行了研究。首先分析了探测器输出拖尾和图像的模糊退化现象，在此基础上，建立了多指数形式的参数化模型用以描述探测器的响应过程。而后本文设计并进行实验，获得了探测器的阶跃响应数据。针对实际的实验方法和条件，分析了实验过程中的非理想因素和可能引入的误差，以对模型和数据加以修正。考察探测器响应的规律后，编写程序对实验数据进行处理，确定了探测器响应的近似模型。研究中发现成像过程中同时存在一定程度的运动模糊退化，并计算得到了其退化模型。
　　此外本文通过实验对成像系统的噪声模型进行了简单分析。噪声的统计特性分析发现图像中的噪声近似高斯分布，且与有效信号强度相关。对噪声的频域分析显示实验所使用系统中存在一定程度的周期性噪声，但在有效图像中并不显著。
　　在得到的退化模型的基础上，针对多指数形式数学模型的特点和工程应用中处理的实时性要求，本文通过退化过程的时域卷积形式分析输入输出信号之间的关系，得到了一种基于这一关系的递归式方法对图像的余辉模糊和运动模糊退化进行复原。对图像的复原实验结果显示这一方法能有效地恢复图像中的模糊退化，提高了图像高衰减区域的分辨率，其复原效果与频域逆滤波方法相同但效率更高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及目标

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目标及意义

1．2 发展现状

1．2．1 安检系统发展现状

1．2．2 余辉复原问题研究现状

1．3 实验系统及环境

1．4 论文主要工作及结构安排

第二章 X射线安全检查系统原理

2．1 X射线

2．1．1 X射线与物质相互作用

2．1．2 射线的衰减

2．2 成像原理与安检设备结构

2．3 X射线探测器阵列

2．4 成像质量评估

2．5 图像不均匀及其校正

2．5．1 图像不均匀原因分析

2．5．2 图像不均匀校正方法

2．6 本章小结

第三章 模糊退化分析

3．1 模糊退化表现及原因

3．1．1 探测器输出拖尾

3．1．2 图像低对比度区域模糊

3．1．3 图像高对比度区域模糊

3．1．4 像元间不均匀性

3．2 退化数学模型

3．2．1 实验

3．2．2 余辉模糊模型参数估计

3．2．3 运动模糊模型参数估计

3．3 噪声模型

3．3．1 噪声来源

3．3．2 噪声统计特性分析

3．3．3 噪声频域分析

3．4 本章小结

第四章 模糊退化复原

4．1 复原方法

4．1．1 经典图像复原方法

4．1．2 针对安检系统的递归复原方法

4．2 复原实验

4．2．1 探测器输出拖尾复原结果

4．2．2 图像低对比度区域复原结果

4．2．3 图像高对比度区域复原结果

4．2．4 像元间不均匀复原结果

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文工作总结

5．2 进一步工作展望

致谢

参考文献