基于Betatron的数字化X射线成像系统的设计与实现

作     者：罗程远 

作者单位：东华理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈锐;黄阳辉

授予年度：2022年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：X射线成像 非均匀校正 图像降噪 图像增强 双能成像 

摘      要：X射线成像技术从最早的胶片成像发展到现在数字化成像,被广泛应用于医疗、安检、工业探伤、无损检测等领域。市面上大部分X射线成像系统结构复杂、操作难度大、造价昂贵,且射线源为剂量较低的X光机,无法穿透厚度较大的物体,限制了检测范围。因此,开发一套结构简单、穿透力强、成像质量高的数字X射线成像系统具有广阔的应用前景。针对上述问题,本文通过实现对中小型被检样品的精细透视需求,开发了一套以小型电子感应加速器(Betatron)为射线源的数字化X射线成像系统。本文主要做了以下研究:(1)分析X射线与成像原理,设计了一套以Betatron、移动架台、成像线阵探测器、以及Betatron成像软件的高精度X射线成像系统解决方案;(2)针对X射线成像非均匀性,研究了校正算法,对算法做了改进,并验证了改进算法的有效性;分析了X射线成像过程中的噪声问题,研究了相关降噪算法,对算法优化后验证了有效性;(3)对采集图像偏暗、对比度不高给出了增强方案,提出了双能成像的技术方案,对结构复杂的检测物体分别进行高低能扫描成像,引用了SIFT算法进行配准融合,验证了SIFT算法的适用性;(4)基于Python在PyCharm环境中编写了成像系统软件,该软件集图像采集、图像处理和图像管理功能于一体,能够有效实现本课题的算法并呈现在软件内,界面简洁明了且高效。通过本文的一体化解决方案,利用铁件摆放的小十字架对被检样品的精细透视进行了测试,测试表明本文方法可清晰辨别物体的内部结构,证明了本文方法的有效性及可用性,满足用户单位教学及实际科研工作需求。