X射线CCD调制传递函数的高精度测量研究

• 作 者: 张晓琳
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

70年代以来国外研制成功了电荷耦合器件(CCD),随之生产和发展了用CCD作为光敏传感器的数字相机。进入90年代中期,CCD技术成功应用到X射线成像领域(X射线CCD),如医学成像、安检、无损检测、工业探伤等。随着X射线CCD的广泛应用,人们越发关注如何来检测该类探测器的真实性、可靠性、完整性。与传统方法(瑞利判据、中心点亮度判断、分辨率、点列图等)相比,用调制传递函数方法评价光学系统成像能力更加全面,且有与观察个体无关,评价结果更加客观的特点,有着明显优越性。调制传递函数最初只适用于线性空间不变系统的评价,后来,经过扩张近似后被应用到CCD的测量,并且得到广泛的认同。本文基于上海同步辐射光源X射线成像线站开展X射线CCD调制函数的测量研究,取得了以下成果:　　
1、利用数字模拟的方法研究了理想状况下CCD的调制传递函数。研究了CCD的暗电流噪声和同步辐射实验环境的白斑噪声对测量结果的影响,为实验中光强选择和实验条件优化提供了指导。　　
2、基于图像分析的理论,运用刀刃法成功测量了高分辨X射线CCD的调制传递函数。提出了一种组合数据处理方法,系统地降低了测量误差,从而实现了一种高分辨X射线CCD调制传递函数的高精度测量。利用自适应平均行数算法大幅度消除噪声、回型窗算法消除MTF曲线低频噪声、哈夫变换得到刀口倾斜角来纠正MTF曲线。提出了局部曲线分析法,以定量分析曲线波动情况,消除传统方法利用视觉判断的主观误差。　　
3、利用对比度法测量了更高分辨X射线CCD的截止频率。采用分辨率靶来实现高精度测量,采用自适应中值滤波法来初步消减噪声,以提高边缘提取和倾斜角计算的精度。采用平均算法以大幅度降低噪声影响、平滑输出曲线,进而提高MTF。