如何确定数字射线照相的图像质量(MTF和DQE)?
图像质量是分辨率、对比度和噪声的总体结果。传统X射线胶片由于辐射敏感晶体的细小颗粒度(几微米)展现出极高的固有分辨率。产生的图像分辨率远远优于人眼的分辨能力。因此,对于胶片使用图像质量指标(IQI)是衡量分辨率和图像质量的充分措施,满足工业的规范需求。因此,没有必要增加任何额外的分辨标准。
然而,对于固有分辨率较低的数字射线照相(典型值为100微米或更小),情况则有所不同。为了选择或购买合适的数字系统,需要能够量化数字系统分辨力的信息。
虽然存在通用的测量光学分辨率的方法,但它们尚未指定用于数字射线照相系统。为了满足分辨率规范的需求,预计未来标准发布之前,数字射线照相系统的供应商已经使用在其他科学领域常见的方法和定义。
分辨率定义为人眼能够区分的两个物体之间的最小间隔(距离)。因为人眼不容易量化,因此需要一个客观方法来指示分辨率。分辨率依赖于对比度(灰度级别)和分离(距离)。
分辨率表示为每毫米可以区分的线条数量,见图10-16。量化距离和对比度对分辨率影响的科学度量是“调制传递函数”,简称MTF。成像链中的每个组件都有各自的MTF。整个系统的MTF是各个组件的MTF的乘积。通过测量MTF,一个从0到1(或0到100%)的相对值,给出了系统的分辨能力。这个特征值对系统是典型的。这意味着在更高的MTF下,缺陷将更容易可见。
系统应具有与最苛刻应用相关的MTF去相匹配。然而,数字图像的质量不仅由系统的MTF值决定,还取决于曝光条件。曝光条件,如物体的厚度、焦点和射源到胶片距离,影响系统和图像的几何不清晰度(模糊)以及对比度和噪声,见图11-16。因此,引入了“检测量子效率”的定义,简称DQE。DQE值是一个数学表达式,表示了图像质量的整体方面,是MTF、灵敏度和噪声的组合:
DQE ≈ 图像质量 / 剂量
噪声又取决于速度,即创建图像所需的曝光时间,其中可能包括信号平均以达到所需图像质量。通过对多次曝光的信号进行平均来减少噪声,可以显著提高图像质量,如图11-16和12-16的图像所示。不幸的是,信号平均反过来又会由于增加的曝光时间成比例地降低DQE。
总的来说,DQE值综合了许多单独参数(分辨率、效率/曝光时间、噪声等)的板或面板性能于一个数字中。DQE值范围从0.0到1.0,实际数字从0.05到0.9不等。
总结:MTF量化了板或面板的性能,DQE量化了整体性能,因此板或面板的MTF包括曝光本身。换句话说:DQE量化了探测器准确提供X射线或伽马射线中存在的信息以及成像过程的能力。因此,DQE值指示给定应用所需的最终图像质量和检查时间。
备注:尽管努力在NDT行业引入MTF和DQE——这对CR和DR的实际用户来说是相当抽象且难以理解的值——在实践中,IQI仍然(在2006年)是图像质量的唯一指标。几乎总是使用双丝IQI进行CR和DR。双丝IQI由两组紧挨在一起的金属丝组成。