平板探测器数据采集及成像性能测试方法研究

发布时间：2017-10-31 02:17

  本文关键词：平板探测器数据采集及成像性能测试方法研究

  更多相关文章： 非晶硅平板探测器 探测器的校正 DR系统性能测试 数据采集

【摘要】：DR成像技术已成为当前X射线检测的主要研究方向。平板探测器作为DR成像系统的核心设备,其制造工艺和成像性能决定了输出图像的质量。由于我国缺乏系统的平板探测器验收合格标准,一定程度上阻碍了DR成像技术在无损检测领域的应用。为此本文基于XRD0822非晶硅平板探测器,通过VC++6.0平台实现了DR采集软件的开发,对探测器的各项性能参数进行了相关测试和分析。首先,本文建立了预热时间与暗场图像平均灰度的关系曲线,发现探测器预热30min后,暗场图像较为稳定,数据波动较小。由于探测器的像元存在响应不一致性,在暗场图像的基础上,先获取增益场图像,再依据线性校正公式实现了增益校正。根据像素对射线响应灵敏度的差异,对坏点进行了准确分类,得到了总的坏点位置图。通过铝蜂窝板DR图像的定量比较,发现经过暗场、增益和坏点校正后的图像质量得到明显提升。同时,根据余晖大小与时间的关系,建立了余晖的多指数衰减模型。研究的余晖校正算法,实现了叶片图像质量的进一步提升。其次,通过实验对探测器的基本空间分辨率、对比灵敏度、MTF、NPS、DQE和动态范围等参数进行研究。测试表明探测器行方向的基本空间分辨率为2.5lp/mm,而列方向的基本空间分辨率为2 lp/mm;对比灵敏度试块的测量结果表明探测器对厚度不超过38.1mm的铁或钢质工件成像时,最佳对比灵敏度为2%;得到的MTF曲线显示,调制度为0.1时,成像系统的极限空间分辨率为2.5 lp/mm;研究表明呈泊松分布的量子噪声是成像总噪声的主要来源,而电子噪声作为白噪声,服从高斯分布的规律。NPS的测量结果表明探测器两个方向上的噪声特性基本相同,其能量随着入射射线强度的增加而增大;DQE曲线表明探测器的输出信噪比随空间频率的提升而减小,0 lp/mm时的DQE为0.7,1 lp/mm时的DQE达到最大值;此外研究了探测器对射线能量及强度的响应特性,证明了探测器对射线强度的响应为线性。而探测器的能量响应特性曲线为非线性曲线。探测器的校正,对原始图像质量的改善具有重要意义。分析各性能参数的关系则可以为曝光参数的选择和性能验收标准的建立提供指导。
【关键词】：非晶硅平板探测器 探测器的校正 DR系统性能测试 数据采集
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.281
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 平板探测器在X射线检测领域的发展10
• 1.2.2 平板探测器成像性能测试方法的研究现状10-12
• 1.3 主要研究内容及结构安排12-14
• 第2章 DR成像系统的组成及工作原理14-23
• 2.1 DR成像系统的组成14-16
• 2.2 非晶硅平板探测器的构造和成像原理16-19
• 2.3 非晶硅平板探测器的工作方式19-23
• 2.3.1 平板探测器的信号触发方式19-20
• 2.3.2 同步触发模式的选择20
• 2.3.3 数据采集模式的选择20-23
• 第3章 非晶硅平板探测器的校正及随机噪声的消除23-41
• 3.1 探测器成像时的噪声来源23-24
• 3.2 暗场校正24-26
• 3.3 增益校正26-27
• 3.4 坏点校正27-31
• 3.4.1 坏点的分类27-29
• 3.4.2 坏点位置图的生成及校正29-31
• 3.5 延迟效应的测量及余晖校正31-36
• 3.5.1 延迟效应的测量31-33
• 3.5.2 余晖校正33-36
• 3.6 DR图像随机噪声的消除36-37
• 3.7 校正图像的质量评价37-41
• 3.7.1 均方误差和信噪比38
• 3.7.2 对比度和对比噪声比38-39
• 3.7.3 平均梯度39
• 3.7.4 铝蜂窝板DR图像的校正39-41
• 第4章 非晶硅平板探测器成像性能的研究41-60
• 4.1 基本空间分辨率41-43
• 4.2 对比灵敏度43-45
• 4.3 调制传递函数(MTF)45-47
• 4.4 噪声功率谱(NPS)47-54
• 4.5 量子探测效率(DQE)54-57
• 4.6 动态范围57
• 4.7 响应特性曲线57-60
• 第5章 DR成像系统采集软件的研究60-71
• 5.1 采集软件总体设计60-63
• 5.1.1 软件的开发环境60
• 5.1.2 软件的基本功能及结构60-62
• 5.1.3 软件模块的接口函数62-63
• 5.2 软件的主要模块设计63-68
• 5.2.1 初始化模块的设计63-65
• 5.2.2 采集模块的设计65-67
• 5.2.3 文件操作模块的设计67-68
• 5.3 软件的实现及运行演示68-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 发表论文情况76-77
• 致谢77-78

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本文编号：1120357