图像形成从X射线源–检测对象–探测器的几何关系开始

X射线源产生的X射线穿过检测对象的不同部位时，会发生不同程度的衰减。材料成分、密度或厚度不同的区域会产生不同的透射强度，而位于检测对象后方的探测器会测量这些随位置变化的透射信号差异。

因此，X射线图像最基本的信息就是X射线穿过检测对象后，到达探测器的强度随位置产生的差异。到达探测器的散射线、X射线源能谱变化以及检测几何条件也可能影响测得信号和图像对比度。

探测器将X射线转换为数字信号

在典型的间接转换X射线探测器中，闪烁体将部分入射X射线能量转换为可见光，光电二极管再将可见光转换为电信号。随后，信号经过读出电路和A/D转换器，使每个像素信号以数字值表示。

不同探测器技术的转换结构可能不同。例如，直接转换探测器不使用独立闪烁体，而是直接收集由X射线产生的电荷。虽然图像形成的总体原理相同，但将X射线转换为电信号的具体过程取决于探测器技术。

线扫描数据如何形成二维图像？

X射线线阵探测器每次采集沿探测器长度方向获得一维行数据。如果检测对象以恒定速度移动，并按照固定时间间隔采集各行数据，那么每一行就对应运动方向上的不同位置。

按照采集顺序将这些行数据逐行叠加，就会形成二维X射线图像：水平方向对应探测器像素阵列，垂直方向则对应检测对象移动过程中的时间和位置。运动方向上的空间采样取决于输送速度与行频之间的关系，因此这两个条件需要一起设置。

像素值、图像亮度与对比度

每个像素的数字值反映到达探测器的X射线信号以及探测器本身的响应。通常，高衰减区域与低衰减区域之间的信号差异构成图像对比度的基础。不过，在实际显示图像中，还可能应用校准、增益 / 偏置校正、归一化以及其他图像处理。

高透射信号最终显示为亮还是暗，取决于显示规则或软件设置。因此，在解释X射线图像中的亮区和暗区时，不能脱离所采用的数据处理方式和显示规则，直接赋予其固定的物理意义。

决定图像质量的关键因素

最终X射线图像质量并不只由透射对比度决定。X射线源能量和输出、检测对象衰减、探测器像素间距与灵敏度、积分时间、行频、散射线以及电子噪声等因素都可能产生影响。

探测器校准、坏点校正、信号归一化以及后处理也会影响图像均匀性和可见度。因此，工业检测系统应作为一个完整系统进行优化，包括X射线源、检测对象、探测器、机械条件以及数据处理链路。