X射線實(shí)時(shí)成像影像的識(shí)別和評(píng)定

侯若明

（山西省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)所，太原 030012）

1 X射線實(shí)時(shí)成像的特點(diǎn)

X射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)是一種圖像隨被檢物體的變動(dòng)而迅速改變的電子學(xué)成像檢驗(yàn)方法，在用X射線透照工件的同時(shí)就可在顯示屏上觀察到所產(chǎn)生的圖像的檢測(cè)方法［1］。該方法主要用于生產(chǎn)線上工件的快速檢測(cè)，驗(yàn)收與否可以立即決定，無(wú)需膠片處理的等待時(shí)間，工作效率大大提高，并且可進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，且存儲(chǔ)、調(diào)閱、傳遞比底片成像方式更方便、快捷。

X射線實(shí)時(shí)成像由于接收射線的裝置與射線照相法的記錄介質(zhì)膠片存在不同，因此，其成像有許多不同于射線照相法的地方。

1.1 成像形式

射線照相法成像形式是靜態(tài)成像；X射線實(shí)時(shí)成像法的成像形式既可是靜態(tài)，也可是動(dòng)態(tài)，且動(dòng)態(tài)成像可實(shí)現(xiàn)快速、連續(xù)檢測(cè)。采用掃描式X射線接收器對(duì)小徑管進(jìn)行實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)，將掃描式X射線接收器置于平行于管子方向的中心位置，當(dāng)管子旋轉(zhuǎn)時(shí)，接收器連續(xù)不斷地采集中心位置的數(shù)據(jù)，包括管子源側(cè)（即上部焊縫）和接收器輸入側(cè)（即下部焊縫）數(shù)據(jù)，所得連續(xù)不斷的每一行的圖像信息就構(gòu)成了整幅圖像，從而獲得小徑管對(duì)接焊縫的展開(kāi)圖，這種透照方式叫雙壁雙影展開(kāi)式成像法（圖1）。X射線實(shí)時(shí)成像法也可實(shí)現(xiàn)雙壁雙影橢圓成像（圖2）。

1.2 圖像顯示記錄介質(zhì)

射線照相法圖像記錄介質(zhì)是射線專用膠片，可以在觀片燈上觀看的是經(jīng)過(guò)暗室處理后的射線照相底片；X射線實(shí)時(shí)成像不用膠片，而是將攜帶被檢工件內(nèi)部信息的X射線轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化圖像直接顯示在電腦屏幕上，記錄在存儲(chǔ)器中，可以反復(fù)使用，而不會(huì)像射線照相底片那樣出現(xiàn)各種偽缺陷。

1.3 圖像顯示方式

圖1 小徑管展開(kāi)式成像圖

圖2 小徑管橢圓成像圖

射線照相法中的底片是負(fù)片，圖像是負(fù)像顯示；X射線實(shí)時(shí)成像法在初始時(shí)或一般正常使用時(shí)系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)是以正片方式顯示，通過(guò)控制軟件可實(shí)現(xiàn)正負(fù)片轉(zhuǎn)換。

1.4 透照布置

射線照相法中各種透照布置的共同特點(diǎn)是膠片盡量緊貼工件，以減小幾何不清晰度，提高靈敏度，因此，影像放大是很小的，對(duì)底片上缺陷尺寸確定的影響可以不考慮。與射線照相法使用的膠片顆粒度相比，X射線實(shí)時(shí)成像法顯示器的像素較大，因此，X射線實(shí)時(shí)成像法一般采用放大的透照布置。一方面隨著放大倍數(shù)的增大，幾何不清晰度將增大，這將導(dǎo)致整個(gè)射線檢測(cè)不清晰度的增大；另一方面，隨著放大倍數(shù)的增大，缺陷圖像的尺寸也將放大，從識(shí)別缺陷圖像所要求的對(duì)比度的角度來(lái)看將有利于細(xì)小缺陷圖像的識(shí)別［2］。這種情況決定了X射線實(shí)時(shí)成像存在最佳放大倍數(shù)，GB／T 19293—2003《對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)法》就對(duì)外徑≤89mm管子對(duì)接焊接接頭實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)時(shí)的放大倍數(shù)提出了推薦值。

1.5 圖像質(zhì)量指標(biāo)

由于記錄介質(zhì)、接收裝置的不同，X射線實(shí)時(shí)成像法在顯示屏上的圖像與射線照相法銀基乳劑膠片上的影像結(jié)構(gòu)完全不同，因此，X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的考核指標(biāo)與射線照相法不完全相同，有的雖然相同，但影響情況也不同。射線照相法主要以底片的像質(zhì)計(jì)靈敏度和黑度來(lái)綜合評(píng)定底片的影像質(zhì)量。X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)得到的圖像是電視系統(tǒng)的掃描光柵圖像，在顯示器上觀察到的圖像由一系列小圖像單元，即像素構(gòu)成，像素的多少和亮度級(jí)別的數(shù)目直接相關(guān)于可能給出的對(duì)比度和清晰度［2］。X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的主要指標(biāo)是圖像分辨力和對(duì)比靈敏度。

1.6 圖像處理與調(diào)節(jié)

射線照相底片在觀察評(píng)定時(shí)，底片影像是不可調(diào)節(jié)的，唯一可調(diào)節(jié)的是觀片燈亮度。而X射線實(shí)時(shí)成像是通過(guò)專用軟件控制的，可方便實(shí)現(xiàn)諸如圖像亮度調(diào)節(jié)、對(duì)比度調(diào)節(jié)、圖像正負(fù)片顯示、缺陷尺寸測(cè)量、圖像縮放、圖像處理、圖像存儲(chǔ)及查閱、數(shù)據(jù)管理等功能。

2 X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)圖像質(zhì)量的測(cè)定

2.1 圖像分辨力和不清晰度的測(cè)定

圖像分辨力和不清晰度的測(cè)定用線對(duì)測(cè)試卡進(jìn)行。測(cè)試時(shí)，將線對(duì)測(cè)試卡緊貼被檢焊縫表面，線對(duì)柵條與焊縫垂直，并與焊縫同時(shí)成像。在顯示屏上觀察線對(duì)測(cè)試卡的影像，觀察到柵條剛好分離的一組線對(duì)，則該組線對(duì)即為圖像分辨力；觀察到柵條剛好重合的一組線對(duì)，其所對(duì)應(yīng)的柵條間距即為圖像不清晰度［3－4］。

2.2 檢測(cè)靈敏度測(cè)定

除定期測(cè)試圖像分辨力和不清晰度外，日常工作中圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)仍是檢測(cè)靈敏度。X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的測(cè)定方法與射線照相法相同，即用金屬絲像質(zhì)計(jì)來(lái)測(cè)定。像質(zhì)計(jì)種類、選擇和放置方法與射線照相法相同。

應(yīng)當(dāng)注意的是，像質(zhì)計(jì)靈敏度并不能充分反映X射線實(shí)時(shí)成像時(shí)顯示的圖像質(zhì)量。即使屏幕上所顯示的像質(zhì)計(jì)靈敏度與射線照相時(shí)底片上的一樣，裂紋的顯示靈敏度也可能是很低的，因?yàn)橄褓|(zhì)計(jì)靈敏度主要取決于對(duì)比度，而裂紋顯示靈敏度則更多地取決于圖像不清晰度［5］，X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)，圖像的不清晰度是較大的。

JB／T 4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)釋義中也指出，對(duì)鍋爐直管段及氣瓶環(huán)向?qū)雍附咏宇^在生產(chǎn)線成批自動(dòng)焊接或批量生產(chǎn)時(shí)，可采用X射線實(shí)時(shí)成像法檢測(cè)。但在使用時(shí)應(yīng)和RT檢測(cè)方法的靈敏度進(jìn)行實(shí)際比較。如果對(duì)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)不一致時(shí)，應(yīng)以RT的評(píng)定級(jí)別為準(zhǔn)。

2.3 像質(zhì)計(jì)的識(shí)別及判定

GB／T 19293—2003和GB 17925—1999《氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)》關(guān)于像質(zhì)計(jì)識(shí)別的規(guī)定是一樣的，即在圖像焊縫位置上直接觀察像質(zhì)計(jì)的影像，如能清楚地看到長(zhǎng)度不小于10mm的像質(zhì)計(jì)鋼絲影像，則認(rèn)為像質(zhì)計(jì)是可識(shí)別的。而射線照相底片評(píng)定時(shí)像質(zhì)計(jì)識(shí)別的規(guī)定是，鄰近焊縫的母材區(qū)能清晰看到長(zhǎng)度不小于10mm的連續(xù)金屬絲影像時(shí)，即認(rèn)為該絲可識(shí)別。像質(zhì)計(jì)靈敏度合格與否的判定按相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確定。

2.4 連續(xù)檢測(cè)時(shí)靈敏度校驗(yàn)（標(biāo)定）

GB／T 19293—2003《對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)法》規(guī)定：每次開(kāi)機(jī)前應(yīng)校驗(yàn)一次靈敏度；當(dāng)條件改變時(shí)，應(yīng)重新校驗(yàn)靈敏度；在相同條件下，連續(xù)開(kāi)機(jī)4h應(yīng)校驗(yàn)一次靈敏度。該條所述條件是指電壓、焦距和積分時(shí)間等。

GB 17925—1999規(guī)定，連續(xù)檢測(cè)時(shí)，在成像工藝條件不變的情況下，每條焊縫應(yīng)至少放置一只像質(zhì)計(jì)。如其中的一幅圖像有完整的像質(zhì)計(jì)影像，則該幅圖像的像質(zhì)指數(shù)可代表同一條焊縫其他幅圖像的像質(zhì)指數(shù)。

3 圖像觀察與評(píng)定

3.1 人員要求

從事X射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)的人員應(yīng)滿足下列要求。

（1）應(yīng)根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)考核，取得射線檢測(cè)中級(jí)或高級(jí)資格，并需通過(guò)本檢驗(yàn)方法的技術(shù)培訓(xùn)后，方可進(jìn)行相應(yīng)的工作。

對(duì)于該條要 求，GB／T 19293—2003 和 GB 17925—1999兩個(gè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相同。

（2）GB／T 19293—2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像評(píng)定人員在評(píng)定前應(yīng)進(jìn)行圖像灰度分辨能力的適應(yīng)訓(xùn)練，要求在36個(gè)灰度塊中能分辨出4個(gè)連續(xù)變化的灰度塊。GB 17925—1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像評(píng)定人員在評(píng)定前應(yīng)進(jìn)行顯示屏視覺(jué)適應(yīng)能力的訓(xùn)練。該檢驗(yàn)方法的培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括：X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、X射線機(jī)的操作與調(diào)整、機(jī)械傳輸機(jī)構(gòu)操作控制、成像系統(tǒng)軟件使用、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的熟悉與掌握、電腦系統(tǒng)操作、圖像識(shí)別與評(píng)定、缺陷尺寸測(cè)量、資料的編排和儲(chǔ)存及安全防護(hù)等。

3.2 觀察環(huán)境

觀察檢驗(yàn)圖像應(yīng)在柔和的環(huán)境下進(jìn)行，圖像顯示器屏幕應(yīng)清潔、無(wú)斑痕、無(wú)明顯的光線反射。

3.3 圖像顯示方式的選擇

X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)下，圖像是以正像方式顯示的，也稱正片，這點(diǎn)與射線照相法的底片正好相反，射線照相法的底片是負(fù)像顯示，也稱負(fù)片。射線照相底片中焊縫為較淡影像（白色），母材為黑色，缺陷（除夾鎢外）為黑色影像；X射線實(shí)時(shí)成像在顯示屏上顯示的圖像中焊縫為黑色影像，母材為較淡影像（白色），缺陷（除夾鎢外）為白色影像；影像越白，缺陷深度尺寸越大，夾鎢影像黑白程度與其他缺陷正好相反，見(jiàn)圖3。通過(guò)X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)所帶軟件可實(shí)現(xiàn)正負(fù)片轉(zhuǎn)換。選擇正像顯示還是選擇負(fù)像顯示，對(duì)缺陷的評(píng)定無(wú)影響，依評(píng)定人員習(xí)慣而定。

圖3 X射線實(shí)時(shí)成像圖像顯示方式

3.4 缺陷定性

X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)對(duì)缺陷影像定性的方法及各種缺陷影像特征的評(píng)定方法與射線照相法相同。

3.5 缺陷定量

3.5.1 缺陷尺寸測(cè)量方法

X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)對(duì)缺陷影像的測(cè)量方法與射線照相法有很大不同。射線照相法是用直尺在底片上直接測(cè)量，以此測(cè)量值作為缺陷實(shí)際大小的值進(jìn)行級(jí)別評(píng)定。該測(cè)量方法不適用于X射線實(shí)時(shí)成像，這是因?yàn)閄射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)一般采用放大的透照工藝布置，因此其在顯示屏上顯示的圖像視覺(jué)上與被檢工件不一致，即使在1∶1顯示的情況下（X射線實(shí)時(shí)成像影像顯示比例可以調(diào)整），由于顯示器像素點(diǎn)的點(diǎn)距遠(yuǎn)大于成像的像素點(diǎn)尺寸，視覺(jué)上圖像也是放大的。因此，不能用直尺直接測(cè)量顯示屏上顯示的圖像尺寸。而應(yīng)使用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)所帶軟件上的測(cè)量功能測(cè)量缺陷尺寸，因?yàn)?，軟件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了上述影響因素，但在測(cè)量前應(yīng)進(jìn)行圖像評(píng)定尺的標(biāo)定。

3.5.2 圖像評(píng)定尺的標(biāo)定

（1）標(biāo)定方法 將經(jīng)過(guò)計(jì)量的或已知精確尺寸的試件（如鉛質(zhì)標(biāo)尺）緊貼在被檢焊縫的一側(cè)與焊縫同時(shí)成像。用計(jì)算機(jī)提供的測(cè)量方法多次測(cè)量圖像上試件的尺寸，并放大或縮小比例，當(dāng)測(cè)量值趨近于某一定值時(shí)，表示圖像評(píng)定尺的標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確。

（2）標(biāo)定規(guī)定 GB／T 19293—2003規(guī)定：每次評(píng)定前，應(yīng)做一次標(biāo)定。連續(xù)檢驗(yàn)時(shí)，在透照工藝一致的條件下，每一條同類型的需評(píng)定的焊縫檢驗(yàn)圖像中，應(yīng)至少有一幅圖像是具有校驗(yàn)圖像標(biāo)定尺的。GB 17925—1999規(guī)定：氣瓶型號(hào)和檢測(cè)工藝改變后，應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定。

（3）測(cè)量誤差規(guī)定 GB／T 19293—2003規(guī)定：圖像尺寸測(cè)量誤差應(yīng)＜0.3mm。GB 17925—1999規(guī)定：圖像尺寸的測(cè)量誤差應(yīng)≤0.5mm。

3.6 圖像評(píng)定區(qū)及觀察要求

橢圓成像（靜態(tài)成像）時(shí)，顯示屏上顯示的橢圓圖像一般分為兩個(gè)評(píng)定區(qū)，靠近圖像接收裝置的焊縫區(qū)段為主評(píng)定區(qū)，靠近射線源側(cè)焊縫區(qū)為次評(píng)定區(qū)。采用展開(kāi)式雙壁雙影成像傾斜透照時(shí)，靠近圖像接收裝置的焊縫區(qū)段為主評(píng)定區(qū)，靠近射線源側(cè)焊縫區(qū)為輔助評(píng)定區(qū)。

每道焊口應(yīng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一周的100%的檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，應(yīng)將其置于主評(píng)定區(qū)內(nèi)進(jìn)行觀察，在必要時(shí)應(yīng)使用圖像處理器進(jìn)行圖像處理（如圖像降噪、亮度／對(duì)比度增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)等）。

檢測(cè)連續(xù)焊縫，當(dāng)需要記錄多個(gè)位置的透照?qǐng)D像時(shí)，焊縫搭接長(zhǎng)度應(yīng)不低于10mm。

3.7 缺陷評(píng)級(jí)

GB／T 19293—2003和 GB 17925—1999兩個(gè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)焊接缺陷等級(jí)劃分及評(píng)級(jí)方法均與射線照相法相同。

3.8 圖像保存和報(bào)告

（1）X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)圖像應(yīng)予保存，所檢焊口全周長(zhǎng)圖像均應(yīng)在編號(hào)后作為文件保存在計(jì)算機(jī)上。存儲(chǔ)的數(shù)字圖像中應(yīng)包括工件編號(hào)、焊縫編號(hào)、圖像名稱、透照厚度、工藝參數(shù)和檢測(cè)時(shí)間等有效信息，且不可修改。

（2）圖像存儲(chǔ)后宜作適當(dāng)數(shù)量的備份，包括硬盤備份、光盤刻錄等。光盤刻錄后，光盤背面應(yīng)予以標(biāo)識(shí)。

（3）有效保存期內(nèi)，圖像數(shù)據(jù)應(yīng)不可修改。相應(yīng)的原始記錄和檢測(cè)報(bào)告也應(yīng)同期保存。在有效保存期內(nèi)，圖像數(shù)據(jù)不得丟失。

（4）保存X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)圖像的光盤等應(yīng)防磁、防潮、防塵、防擠壓、防劃傷。

（5）X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)記錄和檢測(cè)報(bào)告內(nèi)容基本同射線照相法。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）X射線實(shí)時(shí)成像法與射線照相法相比，存在許多不同之處（包括成像特點(diǎn)和影像質(zhì)量評(píng)價(jià)），在開(kāi)始X射線實(shí)時(shí)成像影像識(shí)別和評(píng)定之前必須了解并熟知這些不同之處，并需通過(guò)檢驗(yàn)方法的技術(shù)培訓(xùn)后，方可進(jìn)行相應(yīng)的工作。

（2）X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)缺陷種類、缺陷影像定性的方法及各種缺陷影像的特征與射線照相法相同。

（3）X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)時(shí)缺陷尺寸測(cè)量方法、圖像評(píng)定區(qū)及觀察要求與射線照相法有很大不同，在開(kāi)始X射線實(shí)時(shí)成像影像評(píng)定初期，應(yīng)特別注意。

（4）X射線實(shí)時(shí)成像影像觀察和評(píng)定時(shí)，可通過(guò)圖像亮度調(diào)節(jié)、對(duì)比度調(diào)節(jié)、圖像正負(fù)片轉(zhuǎn)換、圖像縮放、圖像處理等功能來(lái)觀察影像細(xì)節(jié)，這點(diǎn)是射線照相法無(wú)法做到的。評(píng)定人員熟練使用這些功能對(duì)于快速、準(zhǔn)確評(píng)定缺陷是非常重要的。

［1］鄭世才.射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)與射線照相檢驗(yàn)技術(shù)的等價(jià)性討論［J］.無(wú)損檢測(cè)，2003，25（10）：500－503.

［2］鄭世才.射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù) 第七講［J］.無(wú)損檢測(cè)，2000，22（7）：328－333.

［3］強(qiáng)天鵬.射線檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：206－210.

［4］曾祥照.射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)中的圖像清晰度與分辨率［J］.無(wú)損檢測(cè)，2003，25（3）：133－139.

［5］屠耀元，鄭世才，李衍.射線檢測(cè)技術(shù)［M］.上海：世界圖書(shū)出版公司，1997：111－123.