图像增强与复原方法在X射线图像处理中的应用

论文摘要

本文首先介绍了X射线成像系统在工业无损检测中的应用，分析了影响计算机X射线成像质量的因素，进行了X射线数字图像的降质分析。然后，系统地对降低X射线数字图像质量的因素进行了研究，并应用图像增强和图像复原的方法对降质X射线数字图像进行处理。同时介绍了图象并行算法的特点与设计原则，以更好的优化图象处理算法。在图像增强方面，本文在分析了高斯噪声和脉冲噪声特点的基础上，介绍了处理实际图像时与仿真实验时使用的不同的噪声评价标准。使用两种典型的滤波器分别对混合噪声图像进行了滤波处理，取得了良好的效果。并通过使用SIMD并行运算方式改写了滤波算法程序，极大地提高了图像滤波运算的速度。在图像复原方面，本文分析了X射线数字图像的退化因素，研究了图像退化的数学模型、图像复原的病态和正则化处理、X射线成像系统的调制传递函数。在X射线数字图像复原方法上使用维纳滤波、最小二乘滤波和自适应复原滤波方法并结合计算降晰函数的方法对采集到的焊缝缺陷图像进行处理，取得了良好的效果，为进一步研究打下了良好的基础。在X射线系统设计方面，介绍了软件架构设计中重要的软件模式，分析了X射线图像采集系统软件的各个组成部分，分别选用合适的模式对系统中的算法，开发库进行封装。力求加强算法的封装性，增强系统的可扩展性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 X射线成像在工业无损检测中的应用
• 1.2 X射线图像处理的方法
• 1.2.1 图像增强技术的应用
• 1.2.2 图像复原技术的应用
• 1.3 图像并行运算
• 1.4 设计模式在X射线图像采集系统软件设计中的应用
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 图像噪声特点分析与优化方法介绍
• 2.1 降质X射线数字图像特点和噪声分析
• 2.1.1 高斯噪声的来源和性质
• 2.1.2 脉冲噪声的来源和性质
• 2.2 噪声的评价标准
• 2.2.1 仿真时使用的噪声衡量标准
• 2.2.2 处理实际图像时图像信噪比的计算
• 2.3 实际图像噪声类型估计方法
• 2.4 基于SSE指令集的图像处理算法优化
• 2.4.1 SSE指令集介绍
• 2.4.2 优化原则
• 3 X射线图像处理的非线性滤波器设计
• 3.1 图像处理非线性滤波器概述
• 3.2 模糊加权均值滤波器（FWA）
• 3.2.1 加权平均滤波器
• 3.2.2 模糊加权均值滤波器（FWA）
• 3.2.3 FWA降噪平滑性能和边缘保护能力
• 3.2.4 FWA的算法优化
• 3.2.5 实验结果与讨论
• 3.3 分类均值加权中值滤波器（CAWM）
• 3.3.1 加权中值滤波器
• 3.3.2 CAWM分类均值加权中值滤波器
• 3.3.3 CAWM降噪平滑性能和边缘保护能力
• 3.3.4 CAWM算法优化
• 3.3.5 实验结果与讨论
• 4 降质X射线数字图像的复原处理
• 4.1 图像退化的数学模型
• 4.1.1 连续成像模型
• 4.1.2 离散成像模型
• 4.2 X射线系统调制传递函数与高斯降晰函数
• 4.2.1 X射线系统调制传递函数（MTF）
• 4.2.2 高斯降晰函数
• 4.3 图像复原方法的应用
• 4.3.1 维纳滤波图像复原法
• 4.3.2 约束最小二乘滤波复原方法
• 4.3.3 自适应复原方法
• 4.4 图像复原仿真实验与结果分析
• 5 基于设计模式的X射线数字成像系统的构建
• 5.1 设计模式及其相关概念
• 5.1.1 设计模式的定义
• 5.1.2 设计模式的种类
• 5.2 X射线图像采集系统的结构设计
• 5.2.1 X射线采集系统图像采集I/O层结构设计
• 5.2.2 X射线采集系统图像算法层结构设计
• 5.2.3 X射线采集系统人机交互界面层结构设计
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢