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北京市地方计量技术规范
JJF （京）100-2023
基于图像信息的医用数字 X 线摄影系统
（DR）远程计量校准规范
Calibration Specification for Medical Digital X-ray Radiography
System (DR) Remote Metrology Based on Image Information
2023-5-22 发布 2023-7-1 实施
北京市市场监督管理 局 发布 : .
基于图像信息的医用数字 X 线摄影系统（DR）计量
1 范围
本规范适用于对使用中的医用数字 X 线摄影系统（DR）进行远程计量校准，及医
疗机构对使用中的医用数字 X 线摄影系统（DR）计量性能的自我校准和监测。
本规范不适用于医用数字 X 线摄影系统（DR）首次检定及更换管球等重要部件后
的后续检定。
2 引用文件
本规范引用了下列文件：
YY/T 0481-2016（IEC 61267:2005，IDT）医用诊断 X 射线设备 测定特性用辐射条件
IEC TR 60788:2004 医用电气设备-术语定义汇编
IEC 62220-1:2015，医用电子设备–数字化 X 线成像设备特性–第 1 部分量子检测效
率的测定（Medical electrical equipment –Characteristics of digital X-ray imaging
devices-Part 1:Determination of the detective quantum efficiency
3 计量术语
探测器表面 detector surface
X 射线光子可到达不能拆卸的最接近影像接收器平面的区域。
空曝图像 empty exposure image
由 X 射线光子直接对影像接收器曝光所获得的图像。
图像矩阵 image matrix
优先按直角坐标系排列用于生成图像的矩阵元素。
噪声 noise
图像像素值偏离随机过程期望值的波动。
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JJF（京）100-2023
噪声功率谱 noise power spectrum
噪声自协方差函数傅立叶变换的模。
转换曲线 conversion curve
医用数字 X 线摄影系统（DR）的大面积输出值（原始数据）与探测器表面所在平面的
曝光剂量或管球设置电压的对应函数所产生的拟合曲线。
标准图像数据 standard image data
在标准条件或特定条件下，获得的空曝图像数据（图像原始数据）。
基线数据 baseline data
用以建立与探测器表面所在平面的曝光剂量的对应曲线的标准图像数据和剂量数据。
标准模体图像数据 standard phantom image data
在标准条件或特定条件下，获得的模体图像数据。
虚拟模体图像数据 virtual phantom image data
由标准模体图像数据通过噪声叠加所获得的模体图像数据。
4 概述
基于图像信息的医用数字 X 线摄影系统（DR）远程计量校准方法，主要应用于医疗机
构通过远程传递医用数字 X 线摄影系统（DR）的输出图像，从而实现医用数字 X 线摄影系
统（ DR）计量性能的非现场校准。该校准方法是以图像信息为媒介而建立的计量性能校准
方法。医用数字 X 线摄影系统（DR）输出的空曝图像依据由基线数据产生的转换曲线获得
管球输出剂量。由标准模体图像数据叠加由空曝图像计算而得的噪声，产生并获得虚拟模
体图像数据，通过对虚拟模体图像数据操作获得成像质量方面的计量性能指标。
5 计量特性
噪声功率谱一致性
噪声功率谱一致性用空曝图像的噪声功率谱函数与标准图像的噪声功率谱函数的相关
系数R的平方表示。R的平方应大于 ，方可应用该规范开展医用数字X线摄影系统（DR）
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计量性能校准。
管电压
设备标称管电压值与由空曝图像数据计算而得的管电压值的偏差不超过±10%。
空气比释动能
由空曝图像数据依据基线数据产生的转换曲线计算而得的空气比释动能值不得超过
10mGy。
空间分辨率
由虚拟模体图像数据获得的空间分辨率不得低于 20Lp/cm。
低对比度分辨率
由虚拟模体图像数据获得的低对比度分辨率不得大于 %。
6 校准条件
环境条件
环境温度： 18℃～25℃
气压： ～
相对湿度： 30%～85%
标准器及其他设备
剂量计
作为标准器的剂量计应经过国家计量部门的量值溯源，其年稳定性应满足± 2%以内。
测试模体
测试模体包括低对比度检测模块和空间分辨率模块两部分，空间分辨率模块由 100
μm 厚的铅箔组成，空间分辨率最高为 5Lp/mm；低对比度检测模块通过材料开孔的深度不
同形成不同的低对比度指标，例如 16mm 厚的铝块上开孔,孔径 10mm,深度分别为 ，
, ，, , , , , , ,
, 的小孔，代表 %, %, %, %, %, %, %, %, %,
%, %,%的对比度指标。
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JJF（京）100-2023
7 校准项目和校准方法
校准项目
校准项目包括噪声功率谱的一致性、管电压、空气比释动能、空间分辨率、低对比度
分辨率。
校准方法
标准数据库
对于医用数字 X 线摄影系统（DR），选定五档临床应用的毫安秒（或依据制造商提供
的该设备影像探侧器工作的剂量范围均匀划分的五档毫安秒 ），依据管球电压设置范围，
选择不同的管电压设置（建议遍历设备所能设定的所有电压条件），分别获得不同管电压
下的五档毫安秒空曝图像（为了避免随机效应的影响，建议采用相同条件下三次空曝图像
的平均值作为该条件下的空曝图像）及其对应的剂量（为了避免随机效应的影响，建议采
用相同条件下三次剂量计读数的平均值作为该条件下的剂量），选择适当的SID（建议距离
为 100cm 或 180cm）。固定管电压，将不同毫安秒的空曝图像中心视野512×512 区域的平
均像素值和产生该图像的剂量作为的基线数据。由于同一管电压条件下空曝图像像素平均
值与剂量呈线性关系，用基线数据拟合该管电压条件下的剂量图像线性模型。固定毫安秒，
将不同管电压下的空曝图像中心视野 512×512 区域的平均像素值和产生该图像的剂量作
为基线数据。由于同一毫安秒条件下空曝图像像素平均值与管电压呈二次函数关系，用基
线数据拟合该毫安秒条件下的管电压图像曲线模型。将基线数据及拟合的模型作为该台设
备的管球性能标准数据库。
将测试模体放置在影像探侧器输入面（测量空间分辨率时需要使用铝衰减模体），探
测器与射线束垂直，并处在照射野的中心位置，视野覆盖整个测试模体， SID 距离为 100cm
或 180cm。依据管球电压设置范围，选择不同的管电压设置，从选定的五档毫安秒中，选
择合适的毫安秒，曝光获得不同管电压设置下的标准模体图像数据，建立成像性能标准数
据库。
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噪声功率谱一致性
噪声功率谱
每幅图像用于噪声功率谱分析的区域应当划分成正方形区域，成为感兴趣区域。每个
用于计算单个噪声功率谱的感兴趣区域大小应为 256×256 像素。感兴趣区域之间在水平
和垂直方向上重叠 128 个像素（见图 1）。整个分析区域的左上角为第一感兴趣区域，将
矩形沿水平方向向右平移 128 个像素产生第二个感兴趣区域，和第一个区域重叠一半。把
第二个矩形向右再平移 128 个像素产生下一个区域，如此重复一直到一个水平带的右边。
沿垂直方向向下移动 128 个像素，再从图像的左边开始，产生第二个水平带。沿垂直方向
的移动产生更多的水平带，直到约 125mm×125mm 的整个区域被感兴趣区域所覆盖。如果
要去除图像中的趋势，可以根据用于谱计算的每一幅完整图像线性化数据拟合出一个二维
二阶多项式(, ) ，从线性化数据中减去 (,)（见公式 1）。
对每个感兴趣区域进行二维傅立叶变换时，不应用任何窗函数。二维傅立叶变换采用
公式（1）进行。
(1) x y M 256 256 2
W out ( u n , v k ) = M 256 256 ( I ( x i , y j ) − S ( x i , y j )) exp( − 2 i ( u n x i + v k y k ))
m = 1 i = 1 j = 1
式中：
∆∆y ---水平和垂直方向的像素间距的乘积；
---感兴趣区域的数量；
𝜇𝑛 ---- X 方向的空间采样频率；
ν ---- Y 方向的空间采样频率；
𝐼(,) ——线性化数据；
(, )——可选的拟合二维多项式。
二维噪声功率谱的均值通过该空气比释动能水平下所有感兴趣区域功率谱的平均来
获取。
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JJF（京）100-2023
n n/2
n 第一水平
带
第二水平
带
n/2
图 1 ROI 的排列分布
为了获得二维噪声功率谱沿空间频率平面轴向的一维噪声功率谱，使用二维噪声功率
谱在各个轴附近的 14 行和 14 列的值。对二维噪声功率谱对应轴向两侧的 7 行或 7 列的数
值进行平均。所有数据点的空间频率以其到原点的径向距离进行计算。数据的平滑处理通
过对 14 行或列的数据进行平均来获得，计算时取空间频率范围落在记录中空间频率左右
一个频率间隔内的点（𝑓 − × 𝑓𝑛 ≤ 𝑓 ≤ 𝑓 + × 𝑓𝑛） 进行。
噪声功率谱密度的量纲是单位二维空间频率内线性化数据的平方，单位为长度平方的
倒数。
噪声功率谱一致性的计算方法
依据临床使用实际情况，选取建立标准数据的五档毫安秒中的一档，选取合适的电压，
选取建立标准数据的，直接对探测器曝光获得空曝图像，由空曝图像获得一维噪声功率谱
𝑓(1),从标准数据库基线数据中选择相同毫安秒和电压的图像数据，获得一维噪声功率谱
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