双能X射线光栅相衬成像系统具有成像效率高、辐射小、无须步进装置、成像平台简单等优点。研究了不同X射线能量下,CsI厚度与荧光透射率、金属铋的厚度与光强透射率的关系。基于以上研究,设计了一种双能分析光栅,阐述了光栅结构及栅条的制作材料,分析了栅条厚度的计算方法。对双能分析光栅成像进行了仿真,结果表明,设计的双能分析光栅可以获得清晰的条纹图像,并具有良好的条纹对比度。将设计的双能分析光栅应用于双能X射线光栅相衬成像系统,对成像系统进行了仿真,成像系统可以获得被测物体的相位一阶导数图像,表明设计的双能分析光栅是有效的。

针对X射线线阵探测器像素响应不均而造成X射线图像产生竖条纹, 以及由探测器本身和外界产生噪声干扰的问题, 提出了一种新型的校正与滤波模型, 解决了传统校正方法因忽略噪声影响而使得校正完成后数据波动较大的问题。结合X射线特性及X射线线阵探测器的成像原理, 分析了像素响应不均时的输出特性及噪声, 建立了改进的两点校正算法与基于偏微分方程的半隐式差分滤波模型。实验证明, 分辨率为1×9 216的X射线线阵探测器在经过该模型校正后, 有效地解决了像素响应不均的问题, 抑制了噪声的影响, 在位深为16 bit的情况下, 平均均方误差低于五个灰度级, 提高了X射线图像检测的质量。

根据菲涅耳衍射积分理论, 提出了X射线光栅相衬成像系统的仿真模型。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)小球作为成像物体模型, 选取30 keV的X射线做模拟计算。通过仿真, 得到了穿过球体和相位光栅的X射线波前的变化。采用多步位移法从模拟条纹图中恢复出了PMMA小球的相位信息, 并分析了莫尔条纹对比度对成像质量的影响, 为实际的实验提供可靠的参数选择。经过仿真得到的相移信息与通过实验得到一致, 验证了仿真算法的正确性。

SMT封装物料盘的X射线透视图像发生局部粘连, 导致分割准确性降低影响物料的检测与计数统计。提出了基于位置信息约束的分割检测方法, 利用器件位置信息对分割区域进行约束提高分割与检测的准确率。首先依据元器件呈螺旋状排列规则, 拟合物料盘中心点并计算最内环排列中起点器件位置信息; 然后基于中心点与各元器件的位置约束模型, 进行法向位置信息与先验位置信息双重约束, 对目标器件所在区域进行限定; 最后划分分割界限, 完成对粘连目标的分割和对元器件的检测与统计。实验结果表明: 该方法能够提高物料盘X射线透视图像粘连区域分割与检测的准确率, 在有效像元素9 216 pixel, 细节解析度110 1p/cm成像环境之下, 对不同规格物料盘进行实测, 检测误差率控制在0.15%之内。

对高速 X射线线阵探测器的噪声进行了分析, 将探测器噪声分为本底噪声、随机噪声、孤立噪点三种类型。通过实验, 研究了随着探测器扫描速度增加, 噪声的变化情况; 分析了扫描速度越快噪声对探测器探测结果影响越大的原因。提出了一种适用于高速 X射线线阵探测器的滤波方法: 采用差值法滤除本底噪声; 采用卡尔曼滤波器滤除随机噪声; 采用根据噪声特点改进的中值滤波法滤除孤立噪点。实验证明, 该方法既可以有效滤除探测器各类噪声, 又能很好的保持探测器探测图像的细节。

采用X光线阵探测器研制了一种强力输送带无损检测仪。介绍了X光无损检测原理，使用准直器解决了X光无损检测的散射问题,设计了多路并行数据采集电路实现了数据的高速采集。对线阵探测器像元非均一性的原因进行了探讨，对校正算法进行了研究，基于响应模型运算量小，校正效果良好提出了的三点分段校正法。实验证明，研制的检测仪对宽度为2 m，运行速度为3 m/s的强力输送带在线监测得到的图像空间分辨率为1.0 mm×1.5 mm，图像非均匀度低于2.57%，图像灰度对比度良好，0.5 mm厚度钢板灰度差约为13。解决了传统的X光强力输送带无损检测仪无法实时在线监测的问题，与电磁感应原理设计的检测仪相比，监测结果具有直观、清晰等优点。