X射线线阵探测器校正与滤波

耿磊; 马潇; 肖志涛; 张芳; 荣锋; 彭晓帅

doi:10.3788/IRLA201746.1226001

X射线线阵探测器校正与滤波

doi: 10.3788/IRLA201746.1226001

耿磊^1,2,
马潇^1,2,
肖志涛^1,2, ,,
张芳^1,2,
荣锋^1,2,
彭晓帅^1,2

1.
天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387;
2.
天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387

基金项目:

国家自然科学基金（61405144）;天津市科技支撑计划重点项目（14ZCZDGX00033）;天津市科技特派员项目（15JCTPJC56300）

详细信息

作者简介:
耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

通讯作者: 肖志涛(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事图像处理与模式识别方面的研究。Email:xiaozhitao@tjpu.edu.cn

中图分类号: TN29

Calibration and filtering of X-ray line array detector

Geng Lei^1,2,
Ma Xiao^1,2,
Xiao Zhitao^{1,2
, ,},
Zhang Fang^1,2,
Rong Feng^1,2,
Peng Xiaoshuai^1,2

1.
Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Detection Technology and System,Tianjin 300387,China;
2.
School of Electronics and Information Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China

摘要: 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19 216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。
- X射线线阵探测器 /
- 像素响应不均 /
- 两点校正 /
- 半隐式偏微分方程
Abstract: To overcome the problems of X-ray image's vertical stripes caused by uneven response of X-ray linear detector's pixels and the noise interference produced by detector and outside, a new calibration and filtering model was proposed. It solved the problem that traditional calibration result was very volatile with ignoring noise. By combining X-ray's features and X-ray linear array detector's imaging principle, the output characteristic and noise were analyzed when the pixel responded unevenly. Besides, the calibration and filtering model was built. Improved-two-point calibration algorithm was used to calibrate the image and semi implicit difference method based on partial differential equation was used to smooth the noise. Experiment results show that the unevenly response of X-ray linear array detector with a resolution of 19 216 was eliminated, and the influence of noise was suppressed. In the case of 16 bit per pixel,the mean square error was below five gray level, it improves the quality of X-ray image detection.
- X-ray linear array detector /
- uneven response of pixel /
- two-point calibration /
- semi implicit partial differential equation

[1]	Gong Changlai, Luo Cong, Yang Dongtao, et al. Infrared image magnification algorithm based on linear interpolation and sine gray level transformation[J]. Opto-Electronic Engineering, 2013, 40(2):110-114. (in Chinese)龚昌来, 罗聪, 杨冬涛, 等. 基于线性插值和正弦灰度变换的红外图像放大[J]. 光电工程, 2013, 40(2):110-114.
[2]	Liu Lifeng, Xiao Shali, Qian Jiayu. A spherically bent crystal analyzer for X-ray backlighting imaging diagnosis[J]. Journal of Optoelectronics Laser, 2015, 26(3):439-443. (in Chinese)刘利锋, 肖沙里, 钱家渝. X射线背光成像诊断的球面晶体分析器研究[J]. 光电子激光, 2015, 26(3):439-443.
[3]	Xiu Jinli, Jin Weiqi, Liu Chongliang, et al. Three-point infrared radiometric calibration and correction method using U-shaped blackbody[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9):2313-2318. (in Chinese)修金利, 金伟其, 刘崇亮, 等. 应用U形边框黑体光阑的三点辐射定标校正方法及其分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(9):2313-2318.
[4]	Rong Feng, Miao Changyun, Xu Wei. High-speed X-ray linear array detector noise analysis and filtering method[J]. Opto-Electronic Engineering, 2013, 40(8):64-72. (in Chinese)荣锋, 苗长云, 徐伟. 高速X射线线阵探测器噪声分析与滤波方法[J]. 光电工程, 2013, 40(8):64-72.
[5]	Xiao Zhitao, Yuan Quan, Zhang Fang, et al. The oriented partial differential equation based on the discontinuities measure for electronic speckle pattern interferometry[J]. Journal of Electronics Information Technology, 2014, 36(11):2600-2606. (in Chinese)肖志涛, 袁泉, 张芳, 等. 结合非连续性测度的方向偏微分方程在电子散斑干涉中的应用[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(11):2600-2606.
[6]	Yi Longtao, Sun Tianxi, Wang Kai, et al. Design of an X-ray detecting system based on square polycapillary X-ray lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(S1):S117001. (in Chinese)易龙涛, 孙天希, 王锴, 等. 一种基于方形多毛细管透镜的X射线探测系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(S1):S117001.
[7]	Yang Min, Chen Hao, Meng Fanyong, et al. Novel correction method for X-ray beam energy fluctuation of high energy DR system with a linear detector[J]. Chinese Physics C, 2011, 35(11):1074-1078.
[8]	Shi W M, Yang X D. Research on Improvement of INS Two-Point Calibration in Horizontal Damping State[M]. Paris:Atlantis Press, 2016.
[9]	Qian Weixin, Wang Wanli, Qi Shuangxi, et al. Generalized variation-based regularization method for infrared image denoising[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(1):67-71. (in Chinese)钱伟新, 王婉丽, 祁双喜, 等. 基于广义变分正则化的红外图像噪声抑制方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(1):67-71.
[10]	Xiao Zhitao, Feng Tiejun, Zhang Fang, et al. Image interpolation with corner preserving based on partial differential equation[J]. Journal of Electronics Information Technology, 2015, 37(8):1892-1899. (in Chinese)肖志涛, 冯铁君, 张芳, 等. 基于角点保护的偏微分方程图像插值方法[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(8):1892-1899.
[11]	Xiao Zhitao, Yuan Quan, Zhang Fang, et al. Consistency proof of two denoising methods and the parameter selection of PDE filtering method for ESPI[J]. Chinese Optics Letters, 2013, 11(12):33-38.

[1]	张笑宇, 王凤香, 郭颖, 王文娟, 罗永锋, 武文, 侯佳, 姜紫庆, 彭梓强, 黄庚华, 舒嵘. 基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220474-1-20220474-9. doi: 10.3788/IRLA20220474
[2]	廖清君, 胡晓宁, 黄爱波, 陈洪雷, 叶振华, 丁瑞军. 拼接型短波红外探测器的光谱响应特性 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20220890-1-20220890-8. doi: 10.3788/IRLA20220890
[3]	薛芳, 陈永权, 段亚轩, 蔺辉, 达争尚. 高能激光测量中的光强探测器面响应校正方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210215-1-20210215-8. doi: 10.3788/IRLA20210215
[4]	张承钰, 袁利, 王立, 武延鹏, 王苗苗. 图像探测器像素位置偏差标定方法设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200135-20200135. doi: 10.3788/IRLA20200135
[5]	王克军, 董吉洪, 李威, 王晓宇, 周平伟, 姜萍. 空间遥感器线阵与面阵探测器共基板焦面组件设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190454-20190454-7. doi: 10.3788/IRLA20190454
[6]	徐作冬, 张检民, 林新伟, 邵碧波. 纳秒激光辐照下HgCdTe光伏探测器的瞬态响应特性退化 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 106001-0106001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0106001
[7]	侯治锦, 傅莉, 王巍, 吕衍秋, 鲁正雄, 王锦春. 用响应和串音识别焦平面探测器相连缺陷元研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420002-0420002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0420002
[8]	陈海东, 赵坤, 史学舜, 刘长明, 刘玉龙, 刘红博. 基于长波红外探测器绝对光谱响应度测量的激光源 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1205002-1205002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1205002
[9]	许晓飞, 张丽, 王森. 光子计数探测器的响应函数标定及校正方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1217005-1217005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1217005
[10]	许中杰, 程湘爱, 江天, 苗锡奎, 胡伟达, 陈效双. 强光辐照下面阵探测器响应特性全流程仿真框架研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(S1): 56-62. doi: 10.3788/IRLA201746.S106010
[11]	车兴森, 侯立飞, 杨轶濛, 杜华冰, 杨国洪, 韦敏习. 用于平响应X光探测器的复合滤片参数优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017008-1017008(5). doi: 10.3788/IRLA201776.1017008
[12]	张月, 王睿, 杨海峰. 线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1003003-1003003(7). doi: 10.3788/IRLA201748.1003003
[13]	赵坤, 史学舜, 刘长明, 刘玉龙, 陈海东, 刘红博, 陈坤峰, 李立功. 用于探测器中红外绝对光谱响应度测量的激光源 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705005-0705005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0705005
[14]	霍娟, 李明飞, 杨然, 赵连洁, 张安宁, 莫小范. 基于单像素探测器的高灵敏度近红外成像系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201645.S104001
[15]	范哲, 张春熹, 牛燕雄, 孙绪印, 罗娜, 潘建业. 光电探测器非线性响应对相干激光多普勒测速仪的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2103-2107.
[16]	王文娟, 王少伟, 陆卫, 陈飞良, 张英, 孙晓岚, 李宁, 李志锋, 李雪. 激光选择聚焦的响应增强型光电探测器 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1416-1420.
[17]	肖志涛, 卢晓方, 耿磊, 张芳, 吴骏, 李月龙, 郎建业, 甘鹏, 刘洋. 基于极线校正的亚像素相位立体匹配方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 225-230.
[18]	邱伟成, 王睿, 许中杰, 程湘爱. 基于CTIA的PV-HgCdTe线阵近红外激光响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1394-1398.
[19]	朱瑞飞, 王超, 魏群, 贾宏光, 周文明. 红外探测器非均匀性校正系统研制 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1669-1673.
[20]	郑睿童, 吴冠豪. 基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 96-100.

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X射线线阵探测器校正与滤波

doi: 10.3788/IRLA201746.1226001

作者简介:
耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

通讯作者: 肖志涛(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事图像处理与模式识别方面的研究。Email:xiaozhitao@tjpu.edu.cn

Calibration and filtering of X-ray line array detector

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X射线线阵探测器校正与滤波

doi: 10.3788/IRLA201746.1226001

1. 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387;

2. 天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387

作者简介:
耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

通讯作者: 肖志涛(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事图像处理与模式识别方面的研究。Email:xiaozhitao@tjpu.edu.cn

English Abstract

Calibration and filtering of X-ray line array detector

1. Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Detection Technology and System,Tianjin 300387,China;

2. School of Electronics and Information Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China

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doi: 10.3788/IRLA201746.1226001

作者简介: 耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

通讯作者: 肖志涛(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事图像处理与模式识别方面的研究。Email:xiaozhitao@tjpu.edu.cn

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出版历程

X射线线阵探测器校正与滤波

doi: 10.3788/IRLA201746.1226001

1. 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387; 2. 天津工业大学 电子与信息工程学院,天津 300387

作者简介: 耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

通讯作者: 肖志涛(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事图像处理与模式识别方面的研究。Email:xiaozhitao@tjpu.edu.cn

English Abstract

Calibration and filtering of X-ray line array detector

1. Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Detection Technology and System,Tianjin 300387,China; 2. School of Electronics and Information Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China

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作者简介:
耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

1. 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387;

2. 天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387

作者简介:
耿磊(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事测试测量技术及仪器方面的研究。Email:genglei@tjpu.edu.cn

1. Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Detection Technology and System,Tianjin 300387,China;

2. School of Electronics and Information Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China