X射线无损检测在工业上的应用由来已久,早期的拍片法检测耗时长、成本高,根本不具有实时性,在应用中受到很多的限制。最近十几年来,随着计算机图像处理技术的发展,使X射线实时成像系统得到了迅速的发展,X射线实时成像系统集X射线成像技术、计算机图像处理技术技术为一体,检测速度快,与传统的拍片方法相比,极大地提高了X射线检测的效率,降低了检测成本,具有检测数据易于保存和查询等优点,其实时动态效果更是传统拍片法所不及的。传统的X射线实时成像系统采用静电聚焦式X射线图像增强器,体积较大,只能作为固定式系统使用。近贴式X射线图像增强器的出现,推动了便携式低强度X射线影像系统的发展,相继出现了小型台式X射线影像仪、手握式X射线影像仪等产品。这种便携式低强度X射线影像仪功耗低、防护容易,在明亮环境中可以直接观察,为医疗领域的临床检查、运动场及野战部队的实时检查提供了重要的手段；同时在小型工业产品的无损检测、安保部门的安全检查等领域也得到了广泛的应用。但是这种X射线影像系统成像质量低,对提高其成像质量的系统性研究还比较少,近年来针对它的图像采集处理技术的研究还局限于大型X射线实时成像系统所采用的方法,不具备便携性的实时图像处理功能。便携式X射线实时成像系统包括X射线源、单近贴式图像增强器、CCD、图像采集处理设备等构成,属于串联成像系统,在串联系统中任何一个环节的性能低下都会成为制约系统性能的瓶颈。为提高便携式低强度X射线实时成像系统的成像质量,拓展其应用空间,本文对影响便携式X射线实时成像系统成像质量的关键因素进行了系统的研究,提出了相应的解决方案。有针对性地开展了以下研究工作：1.对X射线成像模糊原因及其处理方法进行研究,利用Tracepro软件实现了X射线几何成像性能的评价,为系统设计中X射线管的选型提供了一种低成本的高效解决方案；对微通道板(MCP)作为吸收式准直器进行了理论和实验研究,得到了理想的结果,MCP准直器体积小、重量轻,非常适合于应用在便携式X射线影像系统中。2.对单近贴式X射线图像增强器的阴极性能进行了研究,得到了理想的膜层结构,并利用蒙特卡罗方法对逸出阴极表面的电子散射进行了模拟研究,表明阴极中电子散射是影响近贴式X射线图像增强器分辨率的重要因素,提出采用辅助加速电场减小逸出电子弥散半径的方案。3.对单近贴式X射线图像增强器及CCD的噪声影响因素进行了研究,对于采用CCD进行图像采集的实时成像系统,采用降低微通道板工作电压的方法降低了X射线图像增强器的成像噪声,并采用制冷CCD降低图像采集过程中的噪声,将CCD的背景噪声降低了6倍,并对X射线图像增强器与CCD的分辨率匹配进行了研究,给出了最佳像素匹配数据。4.针对便携式X射线实时成像系统的空间分辨率及对比灵敏度要求,研究了图像降噪与图像增强两步图像处理方法,分别从频域、时频域及空间滤波角度进行了图像降噪处理研究,对比得出时频域滤波针对X射线影像有较好的效果；通过对各种图像增强算法的研究,采用灰度值变异数压缩增强区域的对比度拉伸变换可有效地增强低对比度的X射线图像。5.采用基于NIOSⅡ的FPGA平台,设计了DSP IP软核及图像处理软核,实现图像处理的并行结构,提高了处理速度,实现了便携式的实时图像处理功能。经过对系统各部分的优化后,在采用单近贴聚焦的X射线实时成像系统中实现了6.3lp/mm的分辨率,达到了进口线阵和面阵的水平。最后对本文的工作进行了总结,并提出对今后工作的展望。