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    射線既有光所具有的波粒二象性本質(zhì)特性，同時又與可見光有很大的區(qū)別。X射線沿直線傳播，射線粒子本身不帶電量，不受電場和電磁作用的影響。射線與可見光一樣在真空中以光速傳播，并沿直線方向前進。X射線與物質(zhì)相互作用時，它可以穿透物體，能量的衰減與物體的結(jié)構(gòu)和厚度有關(guān)。X射線強穿透能力，射線能夠透過可見光無法透過的物質(zhì)，同時被物質(zhì)吸收和散射，從而引起射線能量的衰減。射線的穿透能量與其波長以及被穿透材料的原子序數(shù)和密度有關(guān)，射線能量越大波長越短，硬度越高穿透能量越大。而被透照材料的原子序數(shù)越大，密度越大越難穿透。利用射線穿透物體，根據(jù)物體對射線的吸收能力與穿透能力，通過探測器、圖像增強、圖像采集等方法，觀察物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)。X射線的電離性質(zhì)能排斥原子層中的電子，使氣體電離也能影響液體或固體的電性質(zhì)。射線的這一特性在通過空氣時，也可使空氣分解為正負離子成為導電體，空氣的電離程度與吸收的射線劑量成正比。
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    圖像處理是一個視覺信息處理過程，就是使可以看到的圖像質(zhì)量逐步提高的過程。其目的就是對圖像進行加工，以得到對具體應用來說視覺效果更好，更有用的圖像效果。X射線檢測機圖像處理分為傳感預熱處理、分割、描述、識別、表達和解釋6大部分組成，圖像處理和分析主要有圖像增強、圖像恢復、圖像重建、圖像編碼和分割等幾種方法。X射線檢測圖像增強是提高圖像視覺質(zhì)量的重要因素，有空域增強和頻域增強。所完成的工作包括了去除圖像的噪音，以及增強圖像的對比度等。圖像恢復是把退化圖像復原，重新獲得原始圖像的過程。X光機的圖像編碼就是實現(xiàn)對圖像壓縮，而圖像數(shù)據(jù)量的壓縮對圖像的存儲和傳輸都至關(guān)重要。圖像分割就是從處理開始到分析轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，也是圖像自動分析的第一步，分為并行邊界類、串行邊界類、并行區(qū)域類和串行區(qū)域類4種分割方法。根據(jù)X射線檢測的實際情況不同，具體應用的目的和要求也不同，所有的圖像處理方法也不盡相同。但是無論采用什么樣的處理方法和方式，其最終目的就是對檢測區(qū)域圖像質(zhì)量的提高。
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    安檢X光機高壓發(fā)生器由高壓變壓器、高壓整流管、燈絲變壓器和高壓整流電路組成。它們共同裝在一個機殼中，里面充滿了耐高壓的絕緣介質(zhì)。高壓發(fā)生器提供安檢X光機射線管的加速電壓（陽極與陰極之間的電位差）和燈絲電壓。高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與一般變壓器相同，其特點是二次電壓很高，但是功率并不大。燈絲變壓器的一次電壓一般為100V~200V，二次電壓常為5V~20V。由于安檢X光機射線管的陰極處于高壓之中，而燈絲變壓器的一次繞組處在低壓線路之中，所以必須保證一次繞組與二次繞組之間的絕緣，防止它們之間的高壓擊穿。也正是因為這個原因，燈絲變壓器必須置于高壓絕緣介質(zhì)之中。高壓整流電路有多種形式，典型電路有半波自整流電路、全波整流電路和全波恒壓整流電路。全波整流電路的電源利用率高，X射線管不存在承受反方向高壓的問題。全波恒壓整流電路輸出的電壓波形穩(wěn)定，X射線管上的電壓變化較小，不僅減少了輸出射線強度的波動，而且具有倍壓的作用。半波自整流電路結(jié)構(gòu)更加簡單部件少體積小，電壓利用率低。僅在半周發(fā)射X射線，在高壓的負半周X射線管承受很高的反向電壓。
    用于模式識別的實際圖像通常都有許多種特征，抽取有效的特征識別是一個非常重要的問題，這不僅影響到X光機識別的精度，也會直接影響識別的速度。原始圖像中包含大量的信息，在大量信息中蘊含的就是眾多的特征，選擇的特征越多就可以越全面、越完整地描述某個目標。但是特征過多會造成維數(shù)爆炸，使一個低維情況下易于分析計算的問題，在高維的情況下就變得完全不可能。因此選擇圖像的哪些特征，如何去度量這些特征的鑒別能力是決定能否成功完成識別的關(guān)鍵。特征選擇問題通常非常的復雜，若把區(qū)別不同類別的特征均從原始信息的分析中找到，需要處理大量數(shù)據(jù)，耗費大量的計算機資源，而某些重要特征往往在眾多特征中顯不出其相應的重要性來，不易于度量。為了在實際的檢測中更高效、快速分類、通常只需要保留對區(qū)分不同類別最為重要的特征信息，舍去那些對分類并無多大貢獻的特征信息，這就是X射線檢測機特征篩選與壓縮過程。對于產(chǎn)品的檢測X光機會通過分析產(chǎn)品的位置、取向、尺寸、輪廓、灰度等特征進行識別，其中邊緣和區(qū)域特征是最常用的。
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    鞋廠驗針專用的X光機檢測鞋子，之所以可以高清晰的顯示斷針斷釘?shù)犬愇锏膱D像，是因為在圖像識別領(lǐng)域，有效識別特征的提取是保證視覺系統(tǒng)識別速度和識別準確率的關(guān)鍵。鞋子驗針X光機是直接利用圖像的像素值作為識別的樣本特征，基于模板的各種圖像匹配識別算法，取像素點的灰度值作為分類的樣本數(shù)據(jù)。即使是很小的產(chǎn)品目標圖像，如果直接采用像素值作為樣本向量，會直接的導致X光機系統(tǒng)識別的時間。不適用于對復雜的鞋子結(jié)構(gòu)的驗針識別，可以用做對圖像特征的提取，以檢查最小的結(jié)構(gòu)尺寸為基準。鞋子驗針X光機的目標圖像基準點在確認后，對有效區(qū)域的圖像作恰當?shù)臄?shù)學描述，以獲得一組少而精的特征來作為圖像的描述符，X光機就能實現(xiàn)對檢測的鞋子與樣本圖像之間的匹配，進而完成檢針任務。被檢測物品特征的提取是模式識別與圖像分析領(lǐng)域中最重要的，也是最基本的問題之一。鞋子驗針X光機的圖像中正確的選擇和抽取有效特征，是解決對斷針斷釘?shù)犬愇镒R別的關(guān)鍵，主要包括鞋子的特征選擇及特征定位和特征的提取。
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    射線圖像上兩個區(qū)域之間的黑度差定義為影像的對比度，在射線影像上的對比度指的是影像黑度與背景的黑度之差。對窄束單色射線的情況，可以根據(jù)射線衰減規(guī)律推導。在實際的檢測時一般都是寬束射線，因此必須考慮到散射線的影響，因此也可以推導出散射比。射線檢測理論的基本公式是指導射線檢測技術(shù)的基本公式，對實際檢測過程中的缺陷，嚴格的說不能簡單的應用公式進行計算，而是應考慮缺陷對射線的衰減特性。也就是缺陷引起的射線衰減遠遠小于同樣小的被檢測物本身引起的射線衰減，某個細節(jié)缺陷影像的射線對比度受到細節(jié)本身的性質(zhì)和尺寸及射線檢測因素、被透照物體本身的性質(zhì)和尺寸等一系列因素的影響。對于一個特定的缺陷，要得到高的射線對比度就要選用可能較低能量的射線透照，來提高線衰減系數(shù)。選擇適宜的透照布置使得該缺陷在透照方向具有較大的厚度差，采取措施減少散射線的強度。
    入射射線只隨穿透物體的厚度增加而按指數(shù)規(guī)律迅速衰減，在實際X射線檢測中常常都是寬束射線情況。即到達探測器的射線中不僅有入射射線中未與物質(zhì)作用，沿著直線方向穿透物質(zhì)的一次射線，還有與物質(zhì)相互作用過程中產(chǎn)生的散射線二次射線和散射電子。應用寬束射線時，一次透射射線和散射射線同時到達探測器，到達探測器強度減弱程度取決于物質(zhì)的衰減系數(shù)和射線在物質(zhì)中穿越的厚度。單能X射線只存在理想狀態(tài)下，實際應用中的單能X射線往往是窄束連續(xù)譜射線。不同能量的射線穿過同樣厚度的物體時所受到的衰減并不相同，使連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律變得復雜。如果對連續(xù)譜射線的各波長分量分別進行計算將相當復雜，因此在討論連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律時，常會引入一個等效波長也稱為平均波長。采用這個波長對連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律進行近似的分析計算，X射線等效波長穿過一定厚度的物體后，連續(xù)譜射線的透射射線等效波長與入射射線相比，將發(fā)生硬化現(xiàn)象即等效波長減小平均能量提高。
    工業(yè)常用的探測器有三種，閃爍體光電倍增管和閃爍體光電二級管及氣體電離探測器。采集信號的方法則分為光子計數(shù)和電流積分兩種，光子計數(shù)適合于射線強度較低的場合，電流積分法則適合于射線強度高的場合。因為射線強度增加時，光子計數(shù)法不能區(qū)分射線光子產(chǎn)生的單個脈沖。閃爍體光電倍增管探測器即可用光子計數(shù)也可以采用電流積分，閃爍體光電二極管和氣體探測器由于信號弱只能采用電流積分。閃爍體光電倍增管探測器的工作原理是射線使閃爍體發(fā)出可見光，光電倍增管的光陰極將可見光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?，電子被加速打到帶正電的倍增電極上釋放出更多的電子，經(jīng)過一系列的倍增電極得到低背景噪聲下的高電信號。閃爍光體二極管探測器的工作原理與閃爍體光電倍增管探測器相似，只是用光電二極管代替了光電倍增管的光電極，將可見光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏麟妷恨D(zhuǎn)換器將電流信號放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號。氣體電離探測器是射線入射到充有高壓氣體的電離室內(nèi)使氣體原子電離，其優(yōu)點是可以做到很高的排列密度，探測器之間的一致性好。
    當入射X射線穿過物體時，其光子將與物質(zhì)發(fā)生復雜的相互作用。由于這些相互作用使從物體透射的一次射線強度低于入射射線強度，從而使X射線強度發(fā)生衰減。入射射線經(jīng)過與物質(zhì)的相互作用后，在出射的射線中包含透射的一次射線，未與物質(zhì)發(fā)生作用而直接穿透物體。也就是說入射光子的能量，除保留在透射一次射線中的一部分外，另有一部分會轉(zhuǎn)移到能量或方向已經(jīng)改變的光子那里。還有一部分轉(zhuǎn)移到與之相互作用的電子或產(chǎn)生的電子那里，這一過程也被稱為散射。轉(zhuǎn)移到電子的這一部分能量，由于電子可以與物質(zhì)相互作用而有相當一部分損失在物體之中。入射到物體的射線由于一部分能量被吸收，一部分能量被散射而受到減弱使其強度產(chǎn)生衰減。按射線的能量可分為單色射線和連續(xù)譜射線，單色射線是指射線的能量是單一的，即射線只含有一種能量的光子是單一波長的。連續(xù)譜射線是指射線包含連續(xù)分布能量的射線，即射線含有不同能量的光子，射線的波長不是單一的而是一段波長范圍。
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