射线图像上两个区域之间的黑度差定义为影像的对比度，在射线影像上的对比度指的是影像黑度与背景的黑度之差。对窄束单色射线的情况，可以根据射线衰减规律推导。在实际的检测时一般都是宽束射线，因此必须考虑到散射线的影响，因此也可以推导出散射比。射线检测理论的基本公式是指导射线检测技术的基本公式，对实际检测过程中的缺陷，严格的说不能简单的应用公式进行计算，而是应考虑缺陷对射线的衰减特性。也就是缺陷引起的射线衰减远远小于同样小的被检测物本身引起的射线衰减，某个细节缺陷影像的射线对比度受到细节本身的性质和尺寸及射线检测因素、被透照物体本身的性质和尺寸等一系列因素的影响。对于一个特定的缺陷，要得到高的射线对比度就要选用可能较低能量的射线透照，来提高线衰减系数。选择适宜的透照布置使得该缺陷在透照方向具有较大的厚度差，采取措施减少散射线的强度。
图像处理是一个视觉信息处理过程，就是使可以看到的图像质量逐步提高的过程。其目的就是对图像进行加工，以得到对具体应用来说视觉效果更好，更有用的图像效果。X射线检测机图像处理分为传感预热处理、分割、描述、识别、表达和解释6大部分组成，图像处理和分析主要有图像增强、图像恢复、图像重建、图像编码和分割等几种方法。X射线检测图像增强是提高图像视觉质量的重要因素，有空域增强和频域增强。所完成的工作包括了去除图像的噪音，以及增强图像的对比度等。图像恢复是把退化图像复原，重新获得原始图像的过程。X光机的图像编码就是实现对图像压缩，而图像数据量的压缩对图像的存储和传输都至关重要。图像分割就是从处理开始到分析转变的关键，也是图像自动分析的第一步，分为并行边界类、串行边界类、并行区域类和串行区域类4种分割方法。根据X射线检测的实际情况不同，具体应用的目的和要求也不同，所有的图像处理方法也不尽相同。但是无论采用什么样的处理方法和方式，其较终目的就是对检测区域图像质量的提高。
入射射线只随穿透物体的厚度增加而按指数规律迅速衰减，在实际X射线检测中常常都是宽束射线情况。即到达探测器的射线中不仅有入射射线中未与物质作用，沿着直线方向穿透物质的一次射线，还有与物质相互作用过程中产生的散射线二次射线和散射电子。应用宽束射线时，一次透射射线和散射射线同时到达探测器，到达探测器强度减弱程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。单能X射线只存在理想状态下，实际应用中的单能X射线往往是窄束连续谱射线。不同能量的射线穿过同样厚度的物体时所受到的衰减并不相同，使连续谱射线的衰减规律变得复杂。如果对连续谱射线的各波长分量分别进行计算将相当复杂，因此在讨论连续谱射线的衰减规律时，常会引入一个等效波长也称为平均波长。采用这个波长对连续谱射线的衰减规律进行近似的分析计算，X射线等效波长穿过一定厚度的物体后，连续谱射线的透射射线等效波长与入射射线相比，将发生硬化现象即等效波长减小平均能量提高。
工业常用的探测器有三种，闪烁体光电倍增管和闪烁体光电二级管及气体电离探测器。采集信号的方法则分为光子计数和电流积分两种，光子计数适合于射线强度较低的场合，电流积分法则适合于射线强度高的场合。因为射线强度增加时，光子计数法不能区分射线光子产生的单个脉冲。闪烁体光电倍增管探测器即可用光子计数也可以采用电流积分，闪烁体光电二极管和气体探测器由于信号弱只能采用电流积分。闪烁体光电倍增管探测器的工作原理是射线使闪烁体发出可见光，光电倍增管的光阴极将可见光转变为电子，电子被加速打到带正电的倍增电极上释放出更多的电子，经过一系列的倍增电极得到低背景噪声下的高电信号。闪烁光体二极管探测器的工作原理与闪烁体光电倍增管探测器相似，只是用光电二极管代替了光电倍增管的光电极，将可见光转变为电流电压转换器将电流信号放大并转换成电压信号。气体电离探测器是射线入射到充有高压气体的电离室内使气体原子电离，其优点是可以做到很高的排列密度，探测器之间的一致性好。
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