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1、生物医学 091 班 学号：6103409003影响数字 X 线成像质量的因素图像的质量决定于成像方法、设备的特点以及操作者选用的成像参数。图像质量不是由单个因素（指标）决定的，至少是以下五个因素的综合，它们是：图像对比度、模糊度、噪声、伪影和畸变。因此会影响这五个指标的因素都会影响数字 X 线成像质量。但对医学图像的评价产生影响包括成像质量的客观物理因素与人的视觉系统等主观因素。各种成像系统最后供给医生的图像都是经过加工处理的实际信号。但有一些物理因素可影响成像的质量。包括 X 线的发射光谱、待测对象的吸收特性和散射特性、增感屏的吸收特性及其发射光谱。一、 图像对比度和对比度分辨力对比度是图
2、像的最基本的特征，图像对比度通常表现为不同的灰阶或颜色。图像中对比度的高低取决于被成像的客体本身和成像系统两个方面：身体内一个客体要能在图像上成为可见，首先它对周围组织来说要有足够的客观对比度，其次成像系统要能将客观对比度转换成足够的图像对比度。一个成像系统将客观对比度转换成图像对比度的能力用对比度分辨力或对比灵敏度来表示。光电吸收，康普顿吸收。经吸收 X 线成为两种射线从肢体上射出： 带有肢体信息的有用射线； 一部分康普顿作用的散射线 ，也叫续发射线或二次射线。这些散射线对照片的对比度会产生很大的影响。散射线的多少，与原发射线的能量有关。还与被检肢体的厚度、面积有关。此外，被检肢体的原子序数
3、较高或密度较大，产生的散射线量也多。因此，人体软组织较金属物体产生的散射线量多。散射线在作用于胶片上的全部射线量中所占的比率叫做散射线含有率。影响散射线含有率的因素主要包括：管电压、被检肢体厚度、照射野等1、管电压散射线的能量与原发射线的能量及散射角度 有关。散射线含有率随管电压的升高而加大。管电压在 8090KV 以上时，散射线含有率趋向平稳（如图2）2、被检肢体厚度在相同管电压及照射野下，散射线含有率则随被照体的厚度的增加而增加。被检体的厚度产生的散射线对照片影像效果的影响，要比管电压产生影响大的多。3、照射野照射是产生散射线的主要因素，其大小与 X 线照片影像密度、对比度有很重要的关系。
4、当照射野增大时，散射线含有率大幅上升。在摄影时 X 线照射野应与被检部位等大，以减少不必要的原发射线和散射线。散射线对照片对比度的影响主要是光电吸收。骨骼对 X 线吸收约 1/2 是康普顿吸收。例如：摄肢体骨骼影像时（如图） ，应用 为 3 的医用胶片，X 线照射量为 100mR，透过骨骼部分的 X 线量为 5mR，透过肌肉部分的 X 线量为 10mR。若加上散射线的影像，因骨骼和肌肉处增加的散射线量为5mR。X 线对比度：散射线导致照片上的光学对比度的损失为：由上可知：当散射线较多时，不仅照片对比度明显下降，而且产生一种模糊效果，造成影像边缘明显不锐利，致使细微结构模糊不清。此外，焦点外也产
5、生一定量的 X 线，有时可达到原发射线的 25%，其能量、强度与方向以及处理方式与散射线相似。10.675xIklg3lg0.30.1740.52x 因此，抑制散射线发生和消除散射线，是一项提高影像质量的重要措施。二、 模糊度和空间分辨力任何成像方法在成像过程中都会引入模糊，图像模糊的主要影响是降低了小客体或细节的对比度和可见度。三、 噪声和信噪比各种医学图像的另一特征是图像噪声。图像噪声的主要影响是降低图像对比度，在大多数医学成像情况中，噪声对低对比度客体的影响最明显。噪声的物理源密切地同源本身和检测系统有关，因此测量时应按需选择。医学中的放射摄影，有如下几种类型的噪声干扰，即感光乳胶的结团
6、、胶片的物理形变、增感屏磷光物质的无规则漫射、胶片处理中杂斑的形成以及量子杂斑等。图像增强是数字图像处理的方法之一，可以改善从外界获取的图像的质量和外观，或者把图像转换成另外某种形式，使其更适合人眼的观察判断和图像分析仪的自动处理。在对图像进行增强处理时，可以采用灰度变换、图像平滑与锐化等多种技术综合处理。必须注意的是：图像增强实际上是有选择性地加强图像中的某些信息，而抑制另一些信息。在医学影像中，CT 图像在显示时，调整窗宽和窗位即采用这种技术，既有选择性地把人体某一组织器官的灰阶值范围映射到显示设备中，如选择骨窗（窗位调整） ，就是选择输入 X 线片中人体骨骼的灰阶范围（窗宽调整），此时屏
7、幕中将清晰地增强显示出骨骼的影像，抑制其他灰阶组织的图像。此外。图像平滑和锐化处理可以实现图像增强的目的。目前利用平滑和锐化方法实现图像增强处理，根据其处理所进行的空间不同，可分为基于图像域的方法既空域法和基于变换域的方法既频域法两类。空域法指在图像所在的空间域中直接进行处理；而频域法指先把图像作变换，在频率域中处理后，再反变换回空间域。（1）平滑图像平滑是消除或减少图像中各种噪声的处理方法。图像平滑主要是为了消除噪声。图像平滑处理包括空域法和频域法两大类1）空域法中，图像平滑的常用方法是采用多图像平均法、邻域平均法和中值滤波等方法。多图像平均法：多图像平均法使是对同一景物的多幅图像取平均来消
8、除噪声的方法。 邻域平均法：基本思想是用图像上点（X,Y）及其邻域像素的灰度平均值来代替点(X,Y)的灰度值。 中值滤波法：基本思想是：用像素邻域内的中间灰度值代替该像素原来的灰度值。 2）频域法中，图像平滑的常用方法是低通滤波法。通过低通滤波的方法使高频分量通过受到抑制和阻止，而允许低频分量的图像信息顺利通过，从而实现图像的平滑处理。 （2）锐化图像锐化的目的是增强图像中目标的细节边缘和轮廓，使图象看起来比较清晰。锐化的作用是要使灰度反差增强，从增强图像细节的目的来看，它与图像平滑处理的效果正好相反。 锐化处理也分为空域法和频域法。4、 伪影X 射线人体成像是指使用 X 射线对人体进行照射，
9、并对透过人体的 X 射线信息进行采集、转换，并使之成为可见的影像，即为 X 射线人体成像。当一束强度大致均匀的 X 射线投照到人体上时，X 射线一部分被吸收和散射，另一部分透过人体沿原方向传播。由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的 X 射线的吸收量各不相同，从而使透过人体的 X 射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成 X 射线信息影像。X 射线信息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、显示系统将 X 射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的 X 射线影像。但在在成像过程中的另一问题是会形成一类图像特征，它并不代表身体的结构或客体，这就是图像伪影
10、。伪影会使一幅图像部分模糊或者被误认为解剖特征。因此在成像过程中，应注意伪影的影响。五、 畸变一幅医学图像不仅应该使身体内客体成为可见，还应对它们的大小、形状和相对位置给出确切的印象。然而任何一种成像方法都会不同程度引起这三个因素的畸变。除了客观原因外，影响人们对图像的质量评价的因素还有主观方面的。探讨主观因素对医学图像评价的影响应该从眼睛这个特殊的光学系统说起。观察物体时，要想看清楚它，首先要使它在视网膜上形成清晰的像。为了使不同距离的物体都能在网膜上形成清晰的像，必须随着物距的改变相应的改变眼睛的焦度。晶状体实际上是一个可变焦距的透镜，这使它具有很强的适应能力。医学中所遇到的各种图像基本上
11、是由许多分离的亮点（像素）排列显示出来。因此人的眼睛对于不同亮度之间的分辨能力，在评价图像处理结果中也是必须考虑的重要方面人的视觉系统适应光强度的范围很宽。由视觉刺激阈值到强闪光之间，光强度的级别约为 1010 级。医学成像系统中，常将各种信息用具有各种灰度级别的像素点构成阵列，以显示“图像” ，其光强度表示为该点的灰度级。灰度级的最小值认为是黑，最大值认为是白，而所有中间值都是由黑连续变为白时的灰度渐变级。可见，平面上的像素位置可用坐标表示，其灰度级也可用数字表示，因此所谓数字图像就是在空间坐标上和亮度上都是已经离散化了的像素矩阵图像。为了得到高质量的数字图像，阵列像素的数目和灰度级别需要多少才好？很明显，图像清晰度主要取决于像素数目。固然，这些参量的增加将使图像更加接近原始信息。但当像素数目增加时，对系统的存储量和数据处理量也随之增加。
