X射线图像动态降噪技术研究

论文摘要

在X射线工业实时检测中,提高图像的对比度,抑制图像中噪声干扰是提高射线检测灵敏度的主要研究方向。本文以图像增强器的工业射线检测系统为研究对象,重点分析了射线实时成像中的噪声特性以及各类噪声对应的抑制方法。本文首先分析X射线成像的原理和成像系统的组成结构,分析了成像过程中影响图像质量的因素,将射线图像的噪声大致划分为随机噪声和系统的固有不一致性噪声。对于随机噪声的消除,重点介绍在图像内部使用模板进行平滑处理;而对于成像系统中引入的固有不一致性噪声,在分析成像模型中光电信息传递特性的基础上,建立像元响应的不一致性的数理模型,并对此数理模型进行最小二乘法拟合校正。在运动序列图像中,先对射线图像中的叠加求均值、视频信号递归滤波和时间序列图像三维噪声模型进行分析研究,然后利用射线图像信号在时间上序列上的相关性和随机噪声信号的不相关性,提出基于偏移帧叠加的运动序列图像噪声抑制方法,通过运动估计、帧序列图像的模板匹配,实现对运动物体的帧序列图像进行有效叠加降噪处理。对图像增强器采集的空屏图像和焊缝图像,利用最小二乘法建立的模型做校正,图像像元响应的不一致性噪声得到很好的抑制;而利用偏移帧间叠加降噪处理,则对焊缝实时检测中随机噪声做了有效的抑制;对射线实时检测图像中的随机噪声和固有噪声都做了有效的抑制,射线图像的透照灵敏度得到有效增强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和研究目的
• 1.2 射线检测的发展现状
• 1.3 射线降噪技术
• 1.4 研究内容
• 第二章 X射线实时成像技术
• 2.1 射线检测原理
• 2.2 基于图像增强器的射线成像系统
• 2.2.1 图像增强器的发展
• 2.2.2 系统原理及组成
• 2.2.3 CCD 成像性能
• 2.3 基于图像增强器的螺旋焊管检测系统
• 2.3.1 检测原理
• 2.3.2 系统的应用现状
• 2.4 小结
• 第三章 射线图像处理技术
• 3.1 射线像质评价
• 3.1.1 对比度
• 3.1.2 分辨率
• 3.2 射线图像处理技术
• 3.2.1 射线图像的对比度增强
• 3.2.2 直方图增强
• 3.3 X 射线图像的噪声
• 3.3.1 图像噪声的来源
• 3.3.2 噪声的特征分析
• 3.4 射线噪声的抑制方法
• 3.4.1 帧叠加法噪声抑制
• 3.4.2 线性降噪方法
• 3.4.3 非线性降噪方法
• 3.4.4 基于硬件降噪技术
• 3.5 小结
• 第四章 动态图像降噪技术研究
• 4.1 固有噪声的抑制方法
• 4.1.1 固有噪声的影响
• 4.1.2 像元响应不一致性的校正
• 4.1.3 实验验证
• 4.2 像素间与帧间图像降噪方法
• 4.2.1 帧内平滑降噪技术
• 4.2.2 帧间降噪技术
• 4.2.3 射线图像的三维噪声
• 4.3 相关帧偏移叠加抑制噪声方法
• 4.3.1 偏移帧叠加原理
• 4.3.2 偏移量估计
• 4.3.3 降噪实验验证
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文及所取得的研究成果
• 致谢