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1、数字X线成像基础海南医学院临床学院/附属医院医学影像技术学教研室王绥煌•为什么要提出数字X线成像？•1．传统屏-片X线成像：X线→被检体→屏-片系统（潜影）→暗室处理→X线照片（模拟影像）。•（1）三维组织成像在二维平面上，重叠影像；•（2）X线影像一旦产生，图像质量就不能改善；•（3）不便于图像的储存、管理和传输，发展受到限制。2．数字X线成像优势：（1）密度分辨力高：屏-片系统只能达到26灰阶，数字图像达210～14灰阶；（2）可进行图像后处理：窗口技术、灰度变换、对比度调节、特征提取…（3）可高保真地进行图像存储、调阅、传输，实
2、现PACS、远程会诊、无胶片化。3．数字X线成像•1983年，富士公司推出存储荧光体方式-CR系统。•1997年以后，数字X线摄影设备相继问世：数字透视（digitalfluoroscopy，DF）直接转换FPD（a-Se）数字X线摄影间接转换FPD（CsI＋a-Si）CCD＋摄像机数字减影血管造影（digitalsubtractionangiography，DSA）数字X线成像检测器是X线影像数字技术重要研制对象。数字图像的特征（一）模拟与数字1．模拟：是以某种范畴的表达方式如实地反映另一种范畴。如普通X线摄影，是X线透过人体内部组织器官的
3、投影，不同的密度差别为任何一个局部所接收的辐射强度的模拟；也是相应成像组织结构对X射线衰减程度的模拟。2．模拟信号：信息量的变化随着时间或距离的改变而连续地变化的信号。3．模拟影像：由模拟量构成的图像。是以一种直观的物理量来连续地、形象地表现另一种物理场的情况。影像中的灰度是空间位置的连续函数，影像中的点和点之间是连续的，密度随着坐标点的变化是连续改变的。4．数字：是由数字量组成的。是以一种规则的数字量的集合来表示的信号。模拟信号可以转换成数字信号，完成这种转换的元件是A/D转换器（ADC），它把模拟量转换成离散的数字量。数字信号可以转换成模
4、拟信号？图像处理的方法有模拟式和数字式两种。由于数字计算技术的迅猛发展，数字图像处理技术得到了广泛的应用。我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像的数字化包括采样和量化两个过程。设连续图像f(x,y)经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)（即二维数组）来表示。f(0,0)f(0,1)f(0,n1)g(1,0)f(1,1)f(1,n1)g(i,j)（2-1）f(m1,0)f(m1,1)f(m1,n1)
5、矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而g(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下几点说明：（1）由于g(i,j)代表该点图像的光强度，而光是能量的一种形式，故g(i,j)必须大于零，且为有限值，即：0＜g(i,j)＜∞。（2）数字化采样一般是按正方形点阵取样的，除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。如图2-1所示。（3）以上是用g(i,j)的数值来表示(i,j)位置点上灰度级值的大小，即只反映了黑白灰度的关系.(a)(b)图2-1采样网格(a)正方形网格;(b)正六角形网格（二）数字图像•数字图像：将一幅图
6、像分成有限个像素（pixel）的小区域，每个像素中的灰度平均值用一个整数来表示。•图像矩阵（imag1ngmatrix）：数字图像所有像素的阵列。•数字图像的图像矩阵是一个整数值的二维数组。•矩阵（matrix）：一个横成行、纵成列的数字方阵。•图像矩阵采集矩阵（acquisionmatrix）：每幅画面观察视野所含像素的数目；•显示矩阵（displaymatrix）：监示器上显示的图像像素数目。1．图像矩阵大小与图像关系•矩阵大小根据应用和成像系统的容量决定。一幅图像中包含的像素数目等于图像矩阵行与列数目的乘积。•图像的像素数少，像素尺寸大
7、，图像的空间分辨力低；像素数量多，图像的空间分辨力高（LP/mm）。•图像的像素数是由像素大小和整个图像的尺寸决定的。像素数与像素大小的乘积决定视野（fieldofview，FOV）。图像矩阵大小固定，FOV增加图像空间分辨力降低。1．图像矩阵大小与图像关系2．灰度级数与数字图像关系•ADC将连续变化的灰度值转化为一系列离散的整数灰度值，量化后的整数灰度值称为灰度级（灰阶graysca1e），对应于各个灰度值的黑白程度称灰标。•量化后灰度级数量由2N决定，N（bit）表示每个像素的灰度精度。每个像素灰度精度范围从1位到10位（1024个灰度级
8、）•图像灰度精度的范围为图像的灰度分辨力（对比度分辨力或密度分辨力）。2．灰度级数与数字图像的关系（三）数字图像术语1.矩阵－采集矩阵、显示矩阵、观察视野（FOV）
