1、提问1：X射线的本质,X射线的本质是一种电磁波，它具有波粒二象性。 在X射线衍射分析中应用的主要是它的波动性，反映在传播过程中发生干涉、衍射作用。 在与物质相互作用，进行能量交换时，则表现出它的粒子性。,X射线的波动性： 它以一定的波长和频率在空间传播。X射线作为电磁波的具有电场矢量和磁场矢量。X射线的波长范围：10-0.001 nm 在材料研究中，用于晶体结构分析时，X射线的波长范围一般在0.250.05 nm之间，若用于探伤，其波长一般取0.10.005 nm。,X射线的本质,X射线的本质,X射线粒子性：X射线的粒子性表现在它是由大量的不连续的粒子流构成的。它具有一定能量和动量 p。 *对
2、不同频率的X射线，光子的能量是不同的。频率v越高，波长越短，光子的能量就越大。,=hv =hc/ ； ph/ h为普朗克常数 ，h=6.626x10-34J.s c 为光速c=2.998x108 m/s,X射线可以与原子、电子相互作用，产生光电效应、荧光辐射等现象。,产生条件,一、X射线管(X-ray tube),电子源（阴极）,强电场高真空度空间,靶（阳极）,产生并发射自由电子（加热钨灯丝）工作时温度超2000，能连续地辐射出大量电子在真空中迫使自由电子高速运动。 使高速运动的电子突然受阻，并发出X射线。常用材料：Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、W等,其它产生方式-同步辐射,同步辐
3、射是速度接近光速（vc）的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加速器辐射”。,高亮度：同步辐射的亮度比最强的X光管特征线亮度强万倍以上。用X光机拍摄一幅晶体缺陷照片，通常需要7-15天的感光时间，而利用同步辐射光源只需要几秒。,宽波谱：覆盖了红外、可见、紫外和X光波段,是目前唯一能覆盖这样宽的频谱范围又能得到高亮度的光源。利用单色器可以随意选择所需要的波长,进行单色光的实验。,高准直 脉冲性。,一、X射线管(X-ray tube),主要结构,1）X 射线管2）低压电源 3）高压电源4）整流电路,( 高度真空的玻璃管)
4、,( 灯丝、电子射线，5 10 伏),( 加速电场，万伏),(将交流电变成直流电),管电压,管电流,靶,1. 阴极(cathode),技术指标,一、X射线管(X-ray tube),阴极是X射线管的负极,组成,聚焦杯,灯丝,管电压和灯丝电流对管电流的影响,灯丝周围的电子云,达到饱和无电子云,小焦点,大焦点,灯丝：钨，螺旋管状，分为单焦点和双焦点(大、小焦点),为了延长灯丝寿命，灯丝加热方式通常采用预热增温式。,形成主焦点的电子轨迹 形成副焦点的电子轨迹,预热增温：曝光前的准备阶段灯丝处于低温预热状态，曝光前瞬间增温到预置管电流所需要的温度,靶是电子轰击的区域,2. 阳极(anode),一、X射
5、线管(X-ray tube),阳极是X射线管的正极,钨作为靶材料的原因：钨原子序数较高，产生X射线的效率高和产生高能X射线；钨具有很高的熔点3410，蒸发少，可延长管寿命。,钨导热率小，需要将钨靶焊接在无氧铜体上，以增加靶面散热。,旋转阳极由靶面、转子、转轴、定子、轴承等组成。,一、X射线管(X-ray tube),高速电子转换成X射线的效率只有1%，其余99%都作为热而散发。所以靶材料要导热性能好，常用黄铜或紫铜制作，甚至还需要循环水冷却。因此X射线管的功率有限，大功率需要用旋转阳极.焦点-阳极靶表面被电子轰击的一块面积，X射线就是从这块面积上发射出来的。焦点的尺寸和形状是X射线管的重要特性
6、之一。焦点的形状取决于灯丝的形状，螺形灯丝产生长方形焦点.X射线衍射工作中希望细焦点和高强度；细焦点可提高分辨率；高强度则可缩短暴光时间.,具体的一些细节：,提问3：若管电流i=10毫安，1秒钟内到达阳极上的电子数有多少个？,一、X射线管(X-ray tube),常用X射线管的功率(管电压*管电流)为5003000W。 （目前还有旋转阳极X射线管、细聚焦X射线管和闪光X射线管。）阳极不断旋转，电子束轰击部位不断改变，故提高功率也不会烧熔靶面。功率多为2050kW，高者可达150kW，是固定阳极线管的59倍。有效焦点为12mm，从而大大提高了影像清晰度。,提问4：基础物理实验中用的X射线管的功率
7、？,35KV*1mA=35W,镶在钼基或石墨基上的铼钨合金靶,细膨胀缝，消除机械应力，减轻龟裂,实际焦点,有效焦点,实际焦点大小意义,测量方法,一、X射线管(X-ray tube),3. X射线管的焦点(focal spot),靶表面与X射线输出方向的夹角称为靶倾角。经过投影后，有效焦点的长度 a 则变成了 。,双角度靶面能够产生两种尺寸的焦点,诊断 靶倾角： 6-17度,理想有效焦点是圆形,实际形状双香蕉状,一、X射线管(X-ray tube),3. X射线管的焦点(focal spot),随着副焦点在主焦点内的分布不同，使得X射线辐射强度的分布形成单峰、双峰甚至多峰型。,有效焦点尺寸越小，
8、影像清晰度越高。减小有效焦点，势必减小实际焦点，线管的功率随之减小，要达到相同的曝光程度，则曝光时间需增加，这将会引起运动模糊。可见，对于固定阳极线管，减小焦点面积以提高清晰度和增大线管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对矛盾。,小焦点-影像清晰。但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的热量也就越高。因为只有约%的电能转化为X射线的能量，99%以上的能量转化为热能。最终将导致焦点面熔化。解决办法：双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术,焦点小会产生什么问题？,双焦点技术,功率较大的线管为了协调不同功率与焦点的关系，阴极装有两根长短和粗细都不同的灯丝，长的灯丝加热电压高，辐射热电子多
9、，形成大焦点；短的灯丝加热电压低，辐射热电子少，形成小焦点，这种线管称为双焦点线管。,用于成像时一般使用小焦点或微焦点射线源，产生的图像更清晰，分辨率高，比如德国Worx，美国TruFoucs这种；尤其是做小动物活体成像的时候，对动物造成的辐照伤害小，比如Faxitron的活体成像系统。 如：管电流小，5mA，时间长（几分钟），图像追求动态特性，观察活动脏器。大焦点也通常用于治疗，或对实验用的动物进行精准辐照，剂量率大。大焦点可以承受较大的束流，大的束流则产生足够亮度的X射线。大焦点常用来拍片等需要大的亮度的场合。用大焦点使用大束流可以缩短拍片或成像的时间。 如：管电流301000mA，时间短
10、，2mec2时,当h2mec2时,电子对线性衰减系数，用符号“ ”表示；电子对质量衰减系数，用符号“ ”表示。,电子对效应,和原子序数无关,五、X射线与物质的其它相互作用过程,1.相干散射(coherent scattering),光子与原子核作用而发生的核反应。光核反应在诊断X射线能量范围内不可能发生。,相干散射质量衰减系数与原子序数和入射X射线光子能量的关系可表示为：,2.光核反应,不产生电离过程,六、各种相互作用的相对重要性,总的衰减系数,高能端部分,中间部分,10keV100KeV低能端部分,光子能量（MeV）,七、X射线的基本特性,1.X射线穿透作用,2.X射线荧光作用,3. X射线
11、电离作用,4. X射线热作用,5. X射线的化学和生物效应,X射线除具有电磁波的共性外，还具有以下的基本特性。,人体组织对X射线的穿透性,x射线通过物质时不被吸收的本领,物质受x射线照射使核外电子脱离原子轨道，即电离作用，是x射线损伤和治疗的基础,有些物质受x射线照射后，由于电离或激发使原子处于激发态，回到基态过程中发出荧光,物质吸收x射线最终绝大部分转变为热能，使物体温度升高,X射线对生物细胞具有破坏、瓦解作用，是放射性治疗的基础，也是防护的原因,第四节 X射线在物质中的衰减,扩散衰减 距离所致,吸收衰减 物质所致,强度减弱,从X线管焦点发出的X线向空间各个方向辐射，在以焦点为中心而半径不同
12、的球面上的X线强度与距离(即半径)的平方成反比。,在一般摄影中，可通过改变X射线管焦点到胶片的距离来调节X射线的强度。,X线通过物质时，由于X线光子与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普顿效应和电子对效应等，在此过程中由于散射和吸收使X线强度衰减。,一、单能X射线在物质中的衰减规律,单能窄束X射线在物质中的衰减规律,半价层(half-value layer,HVL)，表示该物质对X射线的衰减能力。,宽束X射线:,宽束 B1；理想窄束 B=1,近似计算,去掉准直器，在靶物质散射的光子，可能到达探测器。,若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题，将会过高估计吸收体的减弱能力，对屏蔽是不安全的。
13、,积累因子B：散射光子对衰减的影响,单能X射线衰减规律：(a)不论吸收体多厚辐射强度不能降低为0。(b)直线的斜率就是线性衰减系数值。(c)宽束的衰减规律比较复杂，与吸收物质厚度的关系在半对数坐标中不是直线，而出现弯曲。,连续能谱的X射线束是能量从最小值到最大值之间的各种光子组成的混合线束，其平均能量一般在最高能量的1/3到1/2之间。当连续X射线通过物质层时，其量和质都变化。,二、连续X射线在物质中的衰减规律,连续能谱窄束X射线衰减,连续能谱X射线与单能X射线通过物质时衰减的比较,二、连续X射线在物质中的衰减规律,100kV单能X射线,特点：X射线强度变小，硬度变大（质提高）,连续能谱X射线
14、随吸收物质厚度的变化,对数坐标,低能成分衰减得快，愈到后来高能成分愈多，X线能谱变窄，提高了X线的平均能量。,决定衰减程度的四个因素,二、连续X射线在物质中的衰减规律,单能窄束X射线透过10cm水模的百分数,光子能量大，透过多，衰减系数小。,X射线穿过物体时，能谱怎么变化？,三、X射线的滤过,诊断用X线是连续能谱混合射线。通过人体时，绝大部分低能成分都被皮肤和浅表组织吸收，大大增加了被检者的皮肤照射量。防护措施：为保护被检者，尽量减少无用的低能光子对人体皮肤的伤害，所以要在X线管出线口处放置滤过板(用一定均匀厚度的金属片制成)，把X线束中的低能成分吸收掉，将X线的平均能量提高。,三、X射线的滤
15、过,X射线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把X射线束中的低能成分吸收掉，将X射线的平均能量提高，这种过程就是滤过。,铝当量(mmAl)：一定厚度的铝板与其它滤过材料相比，对X射线具有相同的衰减效果，此铝板厚度就是该滤过材料的铝当量。,X射线机设备本身的滤过，即从X射线管阳极靶到不可拆卸的滤过板之间滤过的总和，它包括X射线的管壁，绝缘油层，管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。一般用铝当量表示。 0.5-2.0mm铝当量,X射线离开出线口后，从不可拆卸的滤过板（不包括它本身）到诊视床面之间，包括用工具可拆卸的滤过板、附加滤过板、遮光器等滤过的总和称为附加滤过。,典型诊断X线管组装体的固有滤过衰减物质
16、 厚度(mm) 铝当量(mm)玻 璃 壁 1.40 0.78绝缘油层 2.36 0.07胶木窗口 1.02 0.05总 计 0.90,三、X射线的滤过,铍窗口是为产生低滤过设计的。把X线管出线口的玻璃壁换上铍(Z4)，它比玻璃能透过更多的低能射线，这种窗口具有最小的固有滤过，最适合软组织照像，特别是乳腺摄影。,滤过虽然能提高X线的平均能量，但它却能降低组织的对比度。个别特殊情况需要使用没有经过滤过的射线！在软组织摄影中，使用低能射线(30kV)时，若降低对比度就会影响照片质量。,三、X射线的滤过,实际滤过板可选择某种物质使它通过光电效应大量吸收低能成分，而高能成分通过时仅有极少量的康普顿散射吸
17、收，绝大部分高能射线可通过。,理想滤过板,低能成分全部吸收,高能成分全部透过,铜不能单独作滤过板，经常和铝结合为复合滤过板（ 包括两层或更多层的不同物质）。,在X射线诊断中通常都用铝和铜作滤过板，铝13对低能射线是很好的滤过物质，铜29对高能物质是很好的滤过物质。一般诊断中都是单一铝板作滤过板。,滤线板能得到硬度高、谱线窄的x射线。应把既可吸收前一种物质的标识X射线，而自身标识x射线又很容易在空气中被吸收的物质做的滤线板放在x射线最后射出的一侧。,单能X射线由于具有同样的穿透本领，无需滤过，其线质可用X射线光子的能量或半价层表示。但对连续X射线来说，光子能量不同，当通过滤过物质后，能量分布有不
18、同的变化，要描述它的线质比较困难。在不需严格的能谱分析情况下，通常可用半价层、有效能量等表示。,三、X射线的滤过,使用时高原子序数的铜要面向X线管，低原子序数的铝要面向被检者。因为光电作用在铜内能产生8 keV的特征辐射，这种射线增加被检者的皮肤照射量，用铝层把它吸收掉；铝的特征辐射只有1.5 keV，可被空气吸收。,近似计算公式,ai：第i种元素原子在分子中的原子个数Zi：第i种元素的原子序数,三、化合物的有效原子序数,人体组织的物理性能,有效原子序数是指在相同的照射条件下，lkg复杂物质与1kg单质所吸收的辐射能相同时，此单质的原子序数就称为复杂物质的有效原子序数。,可用水作软组织的仿真模
19、型,可用铝13作骨的仿真模型,诊断用的X射线是宽束、连续的，因此X射线在人体中的衰减规律应修正为：,B ： 积累因子 ： 被检体的有效线性衰减系数 d ： 被检体的厚度,四、X射线在人体中的衰减,光电作用的百分数X线能量 Z水=7.4 Z骨=13.8 ZNaI=49.8 (keV) 20 65% 89% 94% 60 7% 31% 95%100 2% 9% 88%,血管造影剂,提问4：NaI的作用？,当X射线穿过人体组织，由于透过量不同，从而形成带有信息的X射线影像，这种影像是肉眼看不见的，当它到达影光屏或X射线胶片时，将不可见的X射线影像变为可见光影像。观察分析这种深浅不同的影像，就能帮助判
20、断人体各部分组织器官的正常或病理的形态，这就是X射线诊断的物理基础。,四、X射线在人体中的衰减,手部X射线能量的选择,20KeV 光电效应,100KeV 康普顿效应,骨的衰减是水的6倍,骨的衰减是水的0.6倍,X射线诊断的物理基础。,第二章 X射线影像,第一节 模拟X射线影像,第二节 数字X射线影像,第一节 模拟X射线影像,一、普通X射线摄像,二、特殊X射线摄像,三、X射线摄影图像质量评价,模拟图像：灰度是空间位置的连续函数,X射线摄影,一、普通X射线摄影,X射线信息“影像”,当X射线投照被检体时 ，由于不同组织衰减系数不同，使出射X射线强度分布发生变化，形成携带人体信息的X射线信息影像，用胶
21、片等来采集、转换X射线信息影像，使之成为可见的影像，即为X射线摄影。,X射线影像,非均匀X射线,均匀X射线,1、投影X射线影像的形成,四个的和,提问5：灰度反应的物理意义？,传统X射线荧光屏透视,缺点：1）荧光屏转换效率低；2）在暗室观察灵明度低；3）辐射剂量大、危害大,普通X照片,一、普通X射线摄影,1、投影X射线影像的形成,提问6:这是胶片？还是监视器屏幕？,提问7:这是胶片？还是监视器屏幕？,提问8：超级黑的是什么？,人工髋关节,2、 X射线照片系统,1）医用X射线胶片,种类: 一般摄影X射线胶片 多幅相机胶片 激光相机胶片 影像增强器胶片 特种胶片,医用胶片（或胶片-增感屏系统）和胶片
22、处理系统,功能:记录 显示 贮存,一、普通X射线摄影,感光效应： X线胶片成像的基础。 涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可以感光，产生潜影，经显、定影处理，感光的溴化银中的银离子(Ag+)被还原成金属银(Ag)，并沉淀于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，因而显出胶片片基的透明本色。 依金属银沉淀的多少，便产生了黑和白的影像。,投影X射线影像的形成,组织、器官的原子序数、密度和厚度等差异X射线的衰减，透射,强度分布X射线信息影像,采集、转换,显示X射线影像,2、 X射线照片系统,物质密度高、光密度小、影像密度高,物质密度低、光
23、密度大、影像密度低,X射线胶片结构示意图,粘结层,片 基,保护膜,感光层,一、普通X射线摄影,1）医用X射线胶片,2、 X射线照片系统,灰度:明暗或黑白程度,胶片感光度决定 所需曝光量,感光速率:,胶片光密度(D): 胶片变黑的程度,I0:胶片投照光强I: 胶片透射光强,曝光量H应选择在H-D曲线的直线部分保证光密度D和曝光量lgH成正比线性关系,胶片特性曲线（D-H曲线）,一、普通X射线摄影,1）医用X射线胶片,2、 X射线照片系统,反差系数(contrast coefficient):,3左右，过小则反差小,胶片宽容度(film latitude),D-H曲线直线部分的照射量范围 即曝光宽
24、容度(exposure latitude)宽容度大，可以记下反差大的组织，宽容度小，丢失中间层次信息。,分类: 钨酸钙增感屏 稀土类增感屏,构造,片 基,反射层与吸收层 提高增感效率,基 层 支持,保护层 保护,荧光体层 荧光性能,一、普通X射线摄影,2、 X射线照片系统,荧光物质,X射线激发,胶片感光增强,荧光,2）增感屏(intensifying screen),增感原理:,作用:增加胶片曝光，降低辐射,3）胶片处理系统,洗片机优点 ： 摆脱了传统繁重的手工操作，开辟了明室操作的途径 极大地提高了冲洗效率和影像质量的稳定性 为X射线影像技术标准化和自动化,手工操作过程：显影、漂洗、定影、水
25、洗和干燥,一、普通X射线摄影,2、 X射线照片系统,模拟图像：灰度是空间位置的连续函数,3、如何实现图像数字化,图像数字化方式之一：胶片扫描系统,3、如何实现图像数字化,一、普通X射线摄影,图像数字化方式之一：胶片扫描系统,图像数字化方式之二：影像增强器+CCD+图像板,图像数字化方式之三：计算机摄影(CR, Computed Radiography),可记录、并可由激光读出X线影像信息的成像板（Imaging Plate, IP）。,图像数字化方式之四：直接数字化摄影(DR, Digital Radiography),DR系统最重要的部件是平板探测器。直接数字化X线成象技术是应用了非晶硒的光
26、电导性，将X线能量直接转化成电信号，应用数字化图象处理技术，形成数字化图象。,平板探测器,3、采集、转换、显示系统,（1） X射线电视系统,一、普通X射线摄影,入射窗：玻璃（铝和钛金属），X射线吸收率小，散射线少；输入屏：碘化铯(CsI/Na),透明度高，X射线吸收率高，蓝光；,光电阴极：形成电子影像；,几千倍,1、软X射线摄影和高千伏X射线摄影,2、X射线造影及对比剂,二、特殊X射线摄影,软X射线摄影,条件：管电压：20kV40 kV；钼靶组织对射线吸收方式：光电效应；基本原理： 密度相近（0.91.0）的各种软组织，吸收软X射线（PE）具有几何级数的变化（Z3)关系, 影像对比度提高,影像
27、更清晰。,部位：乳腺,左乳外象限大片密度增高影，皮肤增厚，乳头缩陷,同一病人右乳钼靶片,120kV, 80mA,高千伏X射线摄影,管电压： 120 kV150kV；组织对射线吸收方式：康普顿效应,基本原理：各组织影像密度的高低受组织原子序数和厚度的影响减小。对于密度差别大的组织，影响对比大，层次丰富。使与骨骼相重叠的软组织或骨骼本身的细小结构及含气管腔等易于观察。,优点：穿透力强，层次清晰，毫安小，曝光时间短。,缺点：能量大，吸收差异小，散射线多，降低反差，增大灰雾。部位：胸片,大叶性干酪性肺炎。高千伏胸片示右上致密影内可见虫蚀样空洞,2、X射线造影及对比剂(contrast medium),
28、（1） X射线造影,（2） 对比剂,软组织间密度差异小。如心脏、血管、脑、肾和胆囊等，腔道内充有的液体与软组织密度差别不大，X射线诊断受到限制。将对比剂（contrast medium)引入欲检查的器官内或其周围，改变器官与周围组织的X射线影像密度，显示出器官的形态功能。,阳性对比剂：有效原子序数大，物质密度高。如钡剂和碘剂等；阴性对比剂：有效原子序数低，物质密度小。 如空气、氧气和二氧化碳等。对比剂的选择：无毒、易排泄、理化性能稳定。,2、X射线造影及对比剂(contrast medium),X射线造影照片,钡餐造影,在荧光屏上的椎间盘造影前后位像。骨骼显示为暗灰色阴影，而针头和注射到椎间盘
29、内的造影剂是黑色的。,模拟图像(analog image）在水平与垂直方向上的像素点位置的变化以及每个像素点位置上的灰度变化都是连续的，因此有时又将模拟图像称之为连续图像( continuous image)。,数字图像（digital image)是指把模拟图像分解成被称作像素的若干小离散点，并将各像素的颜色值用量化的离散值，即整数值来表示的图像。像素是组成数字图像的基本元素，是按某种规律（如模拟/数字转换）获得一系列二进制数码（0和1）来表示图像中的每个点的信息，即数字图像是将模拟图像经过数字化（或离散化）过程转变而成的。因此，又将数字图像称为离散图像（discrete image)。,胶
30、片，荧光像,为了图像后处理，储存，传输,直接获得数字图像,CCD（电荷藕合器件）,一种用于探测光的硅片，由时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化，实现存储和传递电荷信息的固态电子器件，比传统的底片更能敏感的探测到光的变化。,电荷转换成电压，放大，A/D转换,颜色特征值的数字化,限束器,是一种安装在x线管输出窗前方的机电型光学装置，内有可调间隙的铅板。,主要作用是：控制x线适当照射野减少散射线指示照射野中心,滤线栅,由薄铅条按一定密度排列构成，铅条间隙与射线平行,f0,栅焦距（ f0) :铅条汇聚到栅板的垂直距离栅格比（ R) :铅条的高度与间距之比，比值越大滤线的效果越好。栅密度（ N) :
31、单位距离内铅条的数量 N=1/C越大滤线的效果越好。,C,是x线摄影中减少散射辐射的装置，应置于人体和胶片之间，可将大部分的散射线滤去，只有很小一部分的散射线漏过。,1会聚栅：每根铅条向焦点倾斜，延长线集中于焦点2平行栅：每根铅条在垂直面内相互平行3交叉栅：由两层平行栅组合而成，铅条方向互成904圆弧栅：由中心向外扩展等半径叠合而成，瓦片状,进行X线摄影时，肢体厚度一般超过15cm就会使用滤线栅。,X线机成像过程,IP成像板CR,高压发生器,成像单元,球管,束光器,照射目标,I.IRF,平板探测器DR,暗盒胶片,滤线栅,一、数字图像基础,一幅图像可用二维数组f(x，y) 表示，x，y 表示二维
32、空间坐标点位置，f 代表图像在 (x，y) 处某种性质F的数值。,矩阵化,离散化,x，y、f 连续值,模拟图像,x，y、f 整数值,数字图像 二维数组,1、数字图像,A/D转换器把图像的每条线都分成一行像素，这一过程称为图像的抽样（sampling）或采样。,（1） 图像抽样(sampling),像素数越多,细节可见度越高,但内存越大,计算机处理慢,目前常见数字图像矩阵,512512、 10241024、 20482048,小区域-像素,像素数量少，像素尺寸大，图像细节较少，空间分辨力低 像素数量多，像素尺寸小，图像细节较多 ，细节可见度高,视野一定,一、数字图像基础,(a) 3232 像素,
33、(c) 128128 像素,(d)256256 像素,(b) 6464 像素,（原图为数字减影血管造影图像，灰度级为256）,（2）图像矩阵的大小与图像的空间分辨力,像素数目 = 列行,视野 = 像素数量像素大小,空间分辨力-相邻像素距离-像素大小,（3）灰度级数与数字图像,灰阶数量由2N决定，N 称位(bit)，表示像素灰度精度。每个像素灰度精度范围从1位到8位(256个灰度级)。 对应各个灰阶的黑白（明暗）程度称灰标(mark of gray scale)。,模/数转换器将连续变化的灰度值转为离散整数灰度值，离散灰度值称灰度级(gray level)或灰阶(gray scale)。,一、数
34、字图像基础,灰度量化(quantization)或离散化,量化级数越多,数字化误差越小,白255黑0,灰度分辨力：灰度级之间的最小变化,（原图为数字减影血管造影图像，像素数为256256）,（3）灰度级数与数字图像灰度分辨力,一、数字图像基础,空间分辨力M*N像素,灰度分辨力4级,（2）数字化影像设备可直接获得数字图像,（1）计算机生成数字图像,如用数码相机拍摄的图像、数字减影血管造影图像、X 射线计算机断层图像、核磁共振图像、发射型计算机 断层图像等等,可以通过一些绘图软件、图像处理软件直接生成数字图像。,一、数字图像基础,2、数字图像的形成,（1） 对比度增强,像素灰度改变 像素位置不变,
35、1）灰度变换法,图像对比度差是由灰度范围不足或非线性造成，对每一像素幅值重新分布可改善图像对比度。,3、数字图像处理的主要方法,一、数字图像基础,灰度变换是一种点处理方法，它将输入图像中每个像素(x,y)的灰度值f(x,y)，通过映射函数T()， 变换成输出图像中的灰度g(x, y)，即： g(x,y)=Tf(x,y) 通过变换，达到对比度增强的效果。实际上g(x,y)=Tf(x,y)就是一种具体的图像增强方法。,用线性单值函数，对每一像素作线性扩展，改善图像效果。若原图像f(x，y)的灰度级范围(a，b)较窄，通过如下变换为图像g(x，y)后，灰度级扩大到(m，n)。,线性变换:,1）灰度变换法,一、数字图像基础,全域线性变换示意图,丢失信息增强目标区域对比度,（1） 对比度增强,2）直方图修正法：,灰度级直方图,灰度直方图示意图,3、数字图像处理的主要方法,一、数字图像基础,设图像尺寸为MN，共有 K 级灰度，并且具有灰度级 rk 的像素数为g(rk)，则有：,图像中像素灰度分布的概率密度函数,1-不包含图像灰度分布的空间信息，因此无法解决目标形状问题。2-具有不唯一性，即不同图像可能对应相同的直方图。3-具有可加性，即图像总体直方图等于切分的各个子图像的直方图之和。,
