中华人民共和国国家标准 |
GB/T ××××—××××/ISO 14096-1:2005
无损检测 射线照相胶片数字系统的质量鉴定 第1部分：定义、像质参数的定量测量、标准参考胶片和定性控制 |
（ISO 14096-1:2005,IDT）
国家质量监督检验检疫总局发布
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无损检测 射线照相胶片数字系统的质量鉴定 第1部分：定义、像质参数的定量测量、标准参考胶片和定性控制
本标准规定了射线照相胶片数字化处理的基本性能参数评价规程，比如空间分辨率和空间线性、密度范围、密度对比灵敏度和特性传递曲线。它们可以与标准参考胶片（如条款5中描述）一起被集成到系统软件，对数字化处理过程进行质量控制。参考胶片提供了一系列进行性能评价的测试目标。测试目标要适于评价空间分辨率小到25um、密度对比灵敏度小到0.02光学密度、密度范围在0.5到4.5之间、胶片尺寸为(350×430)mm2的数字系统。本标准并不涉及信号处理和数字数据显示。
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
EN 584-1, 无损检测 工业射线照相胶片 第1部分：工业射线照相胶片系统的分类
GB/T ××××—××××-2, 无损检测 射线照相胶片数字系统的质量鉴定 第2部分：最低要求
本标准应用下列术语和定义。
数字转换器
依次完成下列两个功能：
a) 通过一个光学探测器对胶片中小单位面积（像素，图像单元）的漫透射率进行探测，输出电信号（几何数字化）；
b) 把上述电信号转换成一个数字化值（光密度数字化）。
SA
是指射线胶片上的空间范围（区域），数字转换器在这个区域上完成一个像素的扫描，用于几何数字化。扫描孔径的尺寸对应于：
——矩形孔径：取长边；
——环形孔径：取直径；
扫描孔径限制着数字转换器的空间分辨率。
在被扫描的图像上，某一行（水平）或某一列（垂直）相邻像素之间的中心到中心的几何距离。
射线照相胶片扫描前的弥漫光强度I0与扫描后的弥漫光强度ID，取以10为底的对数，根据式（1）计算：
数字化后横穿过一个阶梯模块得到的轮廓函数。
注： 这个函数可以被看作光强度，也可以被看作光学密度。
由于扫描孔径、散射光、反射或者电子带宽引起的尖锐边缘的模糊。
不清晰度由光强度阶梯之边扩展函数ESF 10%点与90%点之间的几何距离决定。
通过沿几何轴的正弦强度变化来描述。
这个函数周期用每毫米的线对数量来测量（lp/mm）。
理论上，每毫米的线对数量，是通过Nyquist定理给出的，见公式（2）：
对空间光学密度边扩展函数（ESF)的微分进行傅丽叶变换，归一化其幅值（见图1），就可以得到MTF。
它描述着数字转换器的不清晰度函数（作为物体尺寸函数的对比度传递）。
注： MTF的计算是基于光学密度，它和X射线剂量对应。
最小光学密度和最大光学密度的范围，它可由数字转换器测量得到。
它依赖于数字转换器的构造，这个密度范围可被分成几个工作范围（例如，不同的光照能量，和/或不同的探测器积分时间）。
胶片光学密度和数字化数据之间的关系。
数字转换器中用于光密度数字化的模/数转换部分所提供的位数。
注： N位数字分辨率对应着2N的数字值。
数字化值每增加1时的光学密度变化。
注： 密度变化依赖于数字转换器的特性传递曲线。密度采样间距可以是密度的函数。
胶片的最小密度变化，由数字转换器决定。
它主要由数字转换器的数字噪声决定（光学探测器的量子噪声）。
光学密度范围，在这个密度范围内，数字转换器保证着单次数据获取中的最小密度对比灵敏度。
只有在这个密度范围内，数字化的数据才能用于评估。数字转换器结构不同，可以有不只一个工作范围，例如更亮或更暗的胶片。
通过单次扫描完成一张射线照相胶片的数字化。
单次数据获取的结果不受任何类型的后处理影响。数字化系统独有的参数设置被应用于此数据获取。
一张工业射线胶片的照相图像，它包含本文所描述的所有参考目标。
在标准参考胶片上的实物模型，它被用于评估数字转换器。
4.1 特征传递曲线、密度范围、像素尺寸和密度对比灵敏度的评估
4.1.1 阶梯密度目标
为了测量数字转换器的特征传递曲线、密度范围和密度对比灵敏度，阶梯密度目标在一个参考的X射线照相中（标准参考胶片）需要满足下列要求：
——要覆盖从D=0.5和D=4.5的光学密度；
——两个相邻阶梯的光学密度间距不大于ΔD=0.5；
——每个阶梯的面积至少为
——一张被曝光过的精细颗粒类型胶片（在EN584-1中系统分类为C1）将会产生精细的颗粒度，从而使胶片噪声小于ΔD=0.01（在像素尺寸＝88.6um）。
4.1.2 特征传递曲线（CTC）
在独有的数字转换器参数设置下，完成参考胶片上阶梯密度目标的数据获取。每一个密度阶梯Di，像素区域(15×15)中数字化值
数字转换器的特征传递曲线从Di～
被漏掉的密度阶梯之间的密度值可以按照下列条件内插得到:
——对线性系统(数字化数据与光强度成比例)，插值曲线应是对数的。
——对对数系统( 数字化数据与光学胶片密度成比例，并由电子对数放大器或数字LUT 提供) ，插值曲线应是线性的。
由数字转换器输出的数字化数据，以及对应的光学密度值应被记录在表格和/ 或图表里。
用数字化数据表示的离散密度值应被叫做
由于数字转换器的结构，阶梯密度目标在扫描方向上和垂直方向上的CTC可以是不同的。
4.1.3 密度范围(DR)
数字转换器的密度范围由特征传递曲线决定。它在最小和最大光学密度上是不同的，这由数字转换器决定。对于给定参数设置的数字转换器，可以从对应的特征传递曲线中找出最小和最大光学密度。但是也可以选择一个不同CTC的数字转换器参数。这样密度范围由所有可能CTC的最大和最小光学密度值进行计算。
4.1.4 像素尺寸(P)
像素尺寸由评估标准参考胶片的空间线性目标决定。用这些目标的已知距离除数字化图像的像素个数，像素尺寸P就可以被计算。这个计算需要在图像的行方向和列方向上进行。
4.1.5 密度对比灵敏度(
△Dсs
密度对比灵敏度
△Dсs
(4)
为了比较不同像素尺寸数字转换器的密度对比灵敏度,
△Dсs
的值被提到与88.6um像素尺寸的平方有关。这是与EN584-1中测量胶片颗粒度所用的显微光密度计光圈的100um直径相对应的。
标准偏差的实际决定值宜按照下列执行:
标准参考胶片阶梯密度目标的每一个密度阶梯，可以评估一个15×15矩阵的邻域像素。这组225个值的校准密度D(gli)标准差可以按照上述计算, 也就给出了在这个密度值上数字转换器自身的噪声。这种方法只有在阶梯密度目标的胶片噪声小于扫描器数字噪声的情况下，结果才是正确的。
注： 宜显示被评估区域进行视觉检查，确保标准参考胶片上没有任何灰尘或者划伤干扰评估。
4.2 空间频率最大值、数字转换器的不清晰度和调制传递函数的评估
4.2.1 常规
数字转换器的空间频率受系统光学光圈、电子响应和机械系统准确度影响。光学光圈通常是一个线性空不变响应，它的总影响是使图像模糊。这种模糊不依赖于密度。有一些设备，像没校正的飞点平板扫描仪，空间分辨率依赖于在胶片上的位置。
4.2.2 空间频率最大值（fc)
用正交线对或平行线对测试目标（见
注： 小心！由于数字伪像（混淆！）很难识别正确的最大值，尤其对于平行线对的测试目标。测试样本与扫描方向的一个小小的未平行都会极大的改变线对模式。
4.2.3 数字转换器的不清晰度（UD）
为了测量数字转换器的不清晰度（用mm表示），要使用一个源于密度测试目标的密度阶梯函数。被扫描的密度阶梯的边扩展函数（ESF）决定着数字转换器的不清晰度。这个不清晰度是以光强度为单位的ESF值的10%和90%的几何距离。ESF的值应当从扫描方向和与它垂直的方向来决定。用于MTF计算的ESF应从校正的密度轴中得到。
4.2.4 调制传递函数MTF的决定
MTF计算的起点是源于不清晰度评估的ESF（见图1）。对源于与密度阶梯垂直的邻近线的ESF的值至少平均9次是非常有用的，它可以降低噪声。在下一个阶梯，被平均过的ESF应当被数字微分（如下列点的微分计算）以获得线扩展函数LSF，见公式（6）：
（6）
在最后一个阶梯，MTF可以根据公式（7）从LSF的傅立叶变换计算得到：
MTF描述着作为物体尺寸函数的对比度传递。对于数字转换器的图像质量，它是一个灵敏度函数。
1：MTF分辨率（fc-空间频率的最大值）应当取自于20%的值（MTFfc=0.2）。
2：在同样额定的空间分辨率下, 通常CCD扫描仪相比于激光扫描仪有一个更强的MTF衰减。
m——调制度；
f——空间频率。
图1 MTF的基本原理
4.3 其他评估
4.3.1 过照射或者反射
检查数字化的标准参考胶片(像在条款5中描述的)，以证明光过照或在高密度对比度区域(例如,在阶梯密度目标的周围环境)产生条纹。这可以是光探测器的饱和造成的，或者是强度从高光强度区域传递到低强度的暗区域造成的，按照
4.3.2 数字化伪像
应检查获取的图像，以证明是否存在没有出现在被扫描胶片上的伪像( 例如垂直或水平线、条纹、灰尘或者脏斑点，等等)。
扫描后，应当检查胶片，察看是否有来自于胶片传输机械系统的可能刮伤。
4.3.3 几何变形
数字转换器的空间线性应当通过标准参考胶片上X-和Y-方向的标尺进行检查。胶片传输系统不应当允许胶片在扫描过程中有倾斜或者扭曲，这会导致几何图像变形。
5 标准参考胶片
标准参考胶片有五种目标，它们可能被用于评价数字化系统的不同参数。目标位于一个背景黑度D=3的环境里。标准参考胶片被分成3个区域，每个尺寸为200×
注： 本标准描述着与ASTM E 1936相同的参考胶片。
5.2.1 正交的空间分辨率目标
由至少6个正交线对的完全相同的3个组组成。这些目标最大分辨率至少为20lp/mm，最小分辨率为1lp/mm ，密度对比度∆D=2.5+0.5,亮线最大密度为D=0.5。这三个目标取0度，45度和90度的位置。最大分辨率朝向参考测试胶片的角落。参考标记来指示空间分辨率在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15和20lp/mm。
5.2.2 密度对比灵敏度目标
由集中在密度有轻微不同的40×
5.2.3 阶梯密度目标
这些目标将用于决定密度范围、密度对比灵敏度和MTF。他们包括一系列的10×
这些块区在参考胶片上被聚合成8个区域。
为了数字转换器的不清晰度和MTF的评估，所有阶梯密度目标的外边缘都应有尖锐的边缘（不清晰度<10um）（见
5.2.4 空间线性目标
这些目标提供
5.2.5 平行线对目标
这个目标包括一个平行线对标尺，这个标尺的空间分辨率从不大于0.5lp/mm开始，分辨率会增加至不小于20lp/mm，并且密度对比度为
5.2.6 附加目标
只要附加目标不防碍到
标准参考胶片由一个高质量的工业射线照相胶片做成，它已经被可见光曝光以减少密度目标的颗粒度。在本标准5.1中规定的光学密度是通过使用校正的密度计量学设备来决定的，并且由标准参考胶片提供。光学密度被记录在每一个密度阶梯目标的中心 +
。
根据
密度应会处于
没有目标的背景密度应有一个D=3+0.5的光学密度。
标准参考胶片应有一个唯一的识别标志，当被数字化的时候它会出现在图像中。
2.4.1 存储
射线照相胶片在处理和使用时易于磨损和卷曲。图像随时间降质的程度是存储条件、小心处理和使用次数的函数。胶片应被保护免于光照、加热和粘污。
2.4.2 处理
如果图像放置时间过长，则标准参考胶片也许会丢失一些信息。因此每一次都宜对胶片进行检查，是否有磨损、卷曲，包括刮伤、磨损、粘污等等。一个有过于磨损、卷曲的标准参考胶片，会影响评价结果，所以宜当被替代。
标准参考胶片的提供者应提供符合本标准的证书，包含下列数据：
——在胶片和证书上的序列号；
—— 条形码和每一个阶梯的光学密度；
——使用、存储和处理的指导书；
——证书的日期和有效期；
注： 标准参考胶片的证书从第一次开始使用应当有3年有效期。
——与本标准的偏离，如果有；
——证书应当签字或盖章。
使用者应检验下列数字转换系统的参数，在规定的范围内，主要有：
——正交空间分辨率目标-空间频率的最大值(fC)；
——密度目标（分别有∆D=0.02, 0.05和0.1- 密度对比灵敏度（目标独立或者不在监控器上）；
——空间线性目标-用像素个数表示的参考长度和宽度的空间稳定度（在x方向和y方向）；
——阶梯密度目标- 识别的密度范围（最大和最小密度）。
确认方法可以使用一个软件，它从数字化的标准参考胶片产生数据，或者在一个能显示图像灵敏度和分辨率的监控器上浏览数字化参考胶片，也可以使用软件工具。在这种情况下，可以使用对比度和亮度调整。
扩展检查宜包含4.1到4.3中描述的所有过程。
对于数字化系统和在使用的所有工作模式下，这个检查应在规定的最大空间分辨率下进行。
扩展检查应保证数字化系统能够如在EN14096-1中规定执行的最小需求。扩展检查将决定数字化系统的类别（如在GB/T ××××—××××-2中规定）。
在安装以及对数字系统进行维修以后，宜立即进行扩展检查。为了长期稳定性检查，结果应写成文档。常规检查和扩展检测的周期，还有可接受的水平，宜通过一个质量保证系统进行规定。
