当入射X射线穿过物体时，其光子将与物质发生复杂的相互作用。由于这些相互作用使从物体透射的一次射线强度低于入射射线强度，从而使X射线强度发生衰减。入射射线经过与物质的相互作用后，在出射的射线中包含透射的一次射线，未与物质发生作用而直接穿透物体。也就是说入射光子的能量，除保留在透射一次射线中的一部分外，另有一部分会转移到能量或方向已经改变的光子那里。还有一部分转移到与之相互作用的电子或产生的电子那里，这一过程也被称为散射。转移到电子的这一部分能量，由于电子可以与物质相互作用而有相当一部分损失在物体之中。入射到物体的射线由于一部分能量被吸收，一部分能量被散射而受到减弱使其强度产生衰减。按射线的能量可分为单色射线和连续谱射线，单色射线是指射线的能量是单一的，即射线只含有一种能量的光子是单一波长的。连续谱射线是指射线包含连续分布能量的射线，即射线含有不同能量的光子，射线的波长不是单一的而是一段波长范围。
用于模式识别的实际图像通常都有许多种特征，抽取有效的特征识别是一个非常重要的问题，这不仅影响到X光机识别的精度，也会直接影响识别的速度。原始图像中包含大量的信息，在大量信息中蕴含的就是众多的特征，选择的特征越多就可以越全面、越完整地描述某个目标。但是特征过多会造成维数爆炸，使一个低维情况下易于分析计算的问题，在高维的情况下就变得完全不可能。因此选择图像的哪些特征，如何去度量这些特征的鉴别能力是决定能否成功完成识别的关键。特征选择问题通常非常的复杂，若把区别不同类别的特征均从原始信息的分析中找到，需要处理大量数据，耗费大量的计算机资源，而某些重要特征往往在众多特征中显不出其相应的重要性来，不易于度量。为了在实际的检测中更、快速分类、通常只需要保留对区分不同类别为重要的特息，舍去那些对分类并无多大贡献的特息，这就是X射线检测机特征筛选与压缩过程。对于产品的检测X光机会通过分析产品的位置、取向、尺寸、轮廓、灰度等特征进行识别，其中边缘和区域特征是常用的。
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。
