Приложение D (обязательное). Определение минимальных значений градации серого при применении CR

Приложение D
(обязательное)

Определение минимальных значений градации серого при применении CR

D.1 Определение SNR_N по SNR_measured

Процедура измерения отношения сигнал-шум подробно описана в ISO 16371-1:2011 (подпункт 6.1). Измеренное отношение сигнала к шуму, SNR_measured, обычно определяется для области размером 20 х 55 пикселей (области интереса) как отношение линеаризованного среднего значения градации серого к его стандартному отклонению, как описано в ISO 16371-1:2011 (подпункт 6.1.1). Линеаризованное значение градации серого прямо пропорционально дозе излучения в измеряемой области интереса (ROI) и равно нулю для неэкспонированных областей. Этот подход должен быть выбран для измерения SNR_N.

Примечание - Ширину области измерения SNR рекомендуется ограничить 20 пикселями. Длина может быть более или равна 55 пикселей. При большей длине повышается точность измерения SNR. Особенно это важно, если с помощью программного обеспечения определяется медиана значений SNR по линиям, как описано в ISO 16371-1.

При одинаковых экспозициях нерезкие цифровые системы достигают измеренных значений SNR, которое выше, чем у резких систем, но имеют более низкую эффективность обнаружения мелких дефектов. Поэтому измеренное SNR приводится к базовому пространственному разрешению. Системы с одинаковым нормализованным SNR имеют одинаковую способность визуализации мелких деталей.

Нормализация основывается на значении базового пространственного разрешения CR-системы (SR_b), предоставленном изготовителем или определенном пользователем по процедуре, описанной в приложении С.

Все значения SNR_N определяются следующим образом:

.

(D.1)

Если значение базового пространственного разрешения введено в инструмент программного обеспечения и для измерения выделена ROI, значение SNR_N обычно определяется программным обеспечением изготовителя системы.

Если были изменены любые параметры сканера, такие как размер пикселя, скорость сканирования и (или) тип запоминающей пластины, требуется новая квалификация CR-системы путем измерения базового пространственного разрешения SR_b.

В таблице D.1 приведены значения SNR_N и преобразование в ненормализованные значения SNR для CR-систем с разными параметрами SR_b. Пользователь может определить по таблице D.1 преобразованные значения SNR, применяемые вместо значений SNR_N, если программное обеспечение изготовителя не определяет значения SNR_N.

Таблица D.1 - Требуемые значения SNR_measured для выбранных CR-систем с различными SR_b, эквивалентные SNR_N

Параметр системы	Система с высоким разрешением				Стандартная система
Показатель по IQI двухпроволочного типа	13+	13	12	11	10	9	8	7	6
Базовое пространственное разрешение SRb	40 мкм	50 мкм	63 мкм	80 мкм	100 мкм	130 мкм	160 мкм	200 мкм	250 мкм
Требуемое SNRN (таблицы 3 и 4)	Требуемое SNRmeasured
150	65	85	110	135	170	220	270	340	425
120	55	70	85	110	135	180	220	270	340
100	45	60	75	90	115	150	185	225	285
70	35	40	50	65	80	105	130	160	200

D.2 Определение минимальных значений градаций серого

Так как для измерения SNR_N требуется зона цифрового изображения с однородным распределением градации серого, то при проведении CR-контроля объектов неравномерной толщины, может быть более предпочтительно указание минимальных значений градации серого вместо минимальных значений SNR_N. Использование различного программного обеспечения обработки изображений может это упростить.

Для измерения корректных значений SNR_N и эквивалентных значений градации серого исходным условием являются линеаризованные уровни серого. Это означает, что значения градаций серого должны быть прямо пропорциональны (без смещения) дозе излучения в данном месте сканированной запоминающей пластины. Это, как правило, поддерживается программным обеспечением изготовителя.

Зависимость SNR_N изображения от среднего значения градации серого может быть использована в CR-технологии, если не произведена обработка изображения (например, изменения контраста, инверсия и т.д.) и CR-система обеспечивает линеаризованные значения градаций серого. Взаимосвязь между градациями серого и SNR_N может быть использована только для конкретной комбинации типа сканера, параметров сканирования, типа и марки запоминающих пластин. При изменении настроек сканера, таких как размер пикселя, скорость сканирования, напряжение фотоумножителя или усиление требуется новое определение минимального значения градации серого, эквивалентного требуемому SNR_N.

Примечание - Для CR взаимосвязь между SNR_N и средним значением градации серого не зависит от настроек напряжения и силы тока для рентгеновской трубки с напряжением от 50 кВ до нескольких мегавольт, а также от гамма-источников. Это не применимо к DDA-системам. Данные квалификации минимальных значений градации серого, эквивалентных минимальным значениям SNR_N, могут быть использованы при любых условиях экспозиции, указанных в приложении С.

Для определения минимального значения градации серого, эквивалентного минимальному значению SNR_N по таблицам 3 или 4, может быть применена последовательность действий, описанная в перечислениях а) - d):

a) Выполнить экспонирование ступенчатого клина, как показано на рисунке D.1. Рекомендуется использовать ступенчатый клин со ступенями большой площади для предотвращения эффектов затенения. Рекомендуется, чтобы ступенчатый клин полностью перекрывал цифровое изображение детектора.

b) Измерить среднее значение градации серого и на каждой ступени, как показано на рисунке D.2.

c) Построить график зависимости измеренного SNR_N (SNR) от среднего значения градаций серого (см. рисунок D.3).

d) Определить эквивалентное минимальное значение градации серого для минимального требуемого SNR_N для спецификации в соответствии с таблицами 3 или 4. В таблице D.2 приведен пример.

1 - рентгеновская трубка; 2 - медный фильтр; 3 - коллиматор; 4 - медный ступенчатый клин; 5 - кассета с IP

Рисунок D.1 - Схема для определения эквивалентных значений градаций серого CR-системы для требуемых минимальных значений SNR_N (по таблицам 3 или 4)

Рисунок D.2 - Результаты измерения среднего значения градаций серого и SNR_N на ступени изображения ступенчатого клина

Таблица D.2 - Пример спецификации минимальных значений градации серого (рассматривать совместно с рисунком D.3)

Требуемое SNRN	Соответствующие минимальные уровни серого при настройке усиления 1	Соответствующие минимальные уровни серого при настройке усиления 2
150	1 250	2 500
120	1 015	2 030
100	590	1 180
70	270	540

1 - измеренное значение на ступенчатом клине; 2 - кривая, аппроксимирующая результаты измерений на ступенчатом клине; X - значение градации серого GV; Y - нормализованное SNR_N

Примечание - Значения градаций серого могут быть указаны как эквивалентные различным значениям SNR_N для применяемого CR-сканера, параметров сканирования (например, настройка усиления 1) и типа IP.

Рисунок D.3 - График зависимости SNR_N от средних значений градаций серого по измерениям в соответствии с рисунком D.2

Полученное значение градации серого может быть принято для определения минимального значения градации серого (GV_min) CR-системы аналогично минимальной оптической плотности пленки в пленочной радиографии (см. рисунок D.3).

В качестве альтернативы вышеописанной процедуре, запоминающая пластина (IP) может быть экспонирована последовательно с разной экспозицией () (для рентгеновских источников) или временем экспозиции (для гамма-источников). Экспозиции рекомендуется выполнять при тех же условиях, как описано в приложении С.

Дополнительные экраны или пластины из стали или алюминия должны устанавливаться перед кассетой или конвертом для запоминающей пластины, если это применяется для радиографических снимков (радиограмм) изделий. Минимальные значения градации серого GV_min должны быть определены по цифровым радиографическим снимкам (радиограммам) как эквиваленты достигнутых и требуемых SNR_N или SNR (см. рисунок D.3), как показано в таблице D.1.

Нет необходимости измерять значения SNR или SNR_N на радиографических снимках (радиограммах) изделий, если в области интереса на радиографическом снимке (радиограмме) продукции везде достигается указанное минимальное значение градации серого GV_min.

Для большей точности рекомендуется чертить диаграмму, как показано на рисунке D.3.

Если минимальные значения градации серого (GV_min) использованы в спецификации, то должны быть документированы точные настройки CR-сканера и соответствующий тип IP.

Окончательную спецификацию минимальных значений градации серого рекомендуется представить в виде таблицы, как показано на примере таблицы D.2.

Некоторые системы сканирования могут обеспечивать сниженные значения SNR_N при очень больших значениях градации серого и низких настройках усиления. Если это имеет место, то должны быть указаны максимальные уровни градации серого, которые не должны превышаться.