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“最佳放大倍数“可能是一个伪命题 精选

已有 5100 次阅读 2016-3-27 14:22 |系统分类:科研笔记

   在我的博文“没有最佳放大倍数,DR的放大是被迫的”(发在远东无损检测资讯网博客)评论栏中,有一位青年学者发表了推测“最佳放大倍数”来由的见解:“DR的空间分辨率比胶片差,缺陷小于最小分辨率时不能被显示,那么通过一定的放大可以使其得到显示,但同时又增加了几何不清晰度,权衡这两方面因素,就可以得到一个‘最佳放大倍数’”。

   “缺陷小于最小分辨率时不能被显示,通过一定的放大可以使其得到显示”这句话与实际不符。在DR照相中,缺陷小于像素尺寸时是能够被显示的,并且得到的是一个放大的显示。例如在像素尺寸为100微米的探测器上,一个直径50微米的气孔会得到一个边长100微米的点状显示;一个宽度30微米的裂纹会得到宽度100微米的线性显示。但请注意,这个放大与几何放大无关

   所以该青年的推测不太正确,小于像素尺寸的缺陷并不需要通过几何放大手段来得到显示。他之所以做出以上推测,是把胶片照相中的“分辨率与影像显示关系”的概念推延到DR照相中,而实际上两者是不同的。

   为什么比像素(分辨率)小的缺陷在DR照相中能够得到显示?我们可以从DR的成像原理作解释:如果到达一个像素区域的光子数与相邻像素区域的光子数有差异,就能产生灰度差而形成图像。某一缺陷(例如直径50微米的气孔)投影到某一个像素上,到达该像素的光子与相邻像素肯定有差异,因此该像素就能形成相对于周边像素有灰度差的影像。

   为什么得到的是一个放大的显示?因为一个像素只能显示一个灰度值,不可能在一个像素中,气孔的投影区域是一个灰度值,气孔投影以外的区域是另一个灰度值。所以50微米的气孔的影像是整个像素,即一个边长100微米的矩形点状显示。仍然提请注意:这里缺陷影像放大和几何放大是一点关系也没有。

   再往下追索就应该思考:影像显示与分辨率有什么关系?不清晰度与分辨率是什么关系?几何放大与分辨率又是什么关系?胶片照相的颗粒度和分辨率与DR照相的噪声和分辨率有什么相同处和不同处?把这些搞清楚需要花费一番心力。

   还是回到“最佳放大倍数”!我前面的博文题目“没有最佳放大倍数,DR的放大是被迫的”,以及文章中说“‘最佳'一词是不贴切的,用‘临界’或‘容限’也许更合适”等话语,表达了与某个权威不同的意见,但说的并不深入。由于“最佳放大倍数”的概念对DR技术的应用是有困扰的,不搞明白可能会误人误事,所以我觉得有必要再讲几句:

   “最佳放大倍数”很重要吗?请查一下有关文献和应用案例,所谓最佳放大倍数的数值是多少?好像是1.05或1.1之类。请想一想,对图像生成和观察来说,放大1.05被或1.1倍与不放大,有明显区别吗?这个“最佳”的放大倍数是不是小了一点?

   另外还有一问:使用最佳放大倍数的照相与不放大的照相,两者图像的差异在哪里?是缺陷显示的尺寸?图像分辨率?还是灰度差?仍然用上面的例子:使用像素尺寸100微米的探测器,如果按照不放大的参数进行照相,一个直径50微米的气孔会得到一个边长100微米的点状显示,一个宽度30微米的裂纹会得到宽度100微米的线性显示;如果按照最佳放大倍数的参数进行照相,上述缺陷得到的是什么样的显示?其影像尺寸是多大?其灰度差如何变?

   这个问题按照最佳放大倍数理论很难回答。对此还是依照我的观点由我来答吧:

   当缺陷尺寸小于像素尺寸时,不须采用几何放大手段,缺陷影像就放大到整个像素。如果采用了放大的几何参数透照,则:1、放大后的实影+半影如果不大于像素尺寸,则缺陷影像尺寸仍然是整个像素,图像分辨率没有变化,灰度差也没有变化,也就是说图像没有劣化,但是——也没有优化;2、当放大后的实影+半影大于像素尺寸时,缺陷引起的光子增量将波及周边像素。后果是缺陷正对投影的像素和周边像素共同构成缺陷影像。图像分辨率变差,灰度差变低,也就是说图像分辨率和对比度都劣化了。
   我建议不用“最佳”,而用“临界”或“容限”来定义放大倍数就是这个意思。并且,放大真的没有必要,也没有好处,所谓“最佳放大倍数”是不存在的!

   有人说:最佳放大倍数是国外学者研究出来的东西,怎么会错?

   我的看法是:放大倍数是数字射线理论发展进程中较早阶段外国学者研究过的概念之一。在数字射线理论发展进程中研究过的概念很多,有的很重要,有的研究以后发现不太重要,甚至无足轻重,甚至是错的,就被扬弃了。“最佳放大倍数”很可能就是后者。

   对国外的东西不能全盘无条件接受,要仔细消化,反复思考,去粗取精,去伪存真,找准对数字射线技术目前应用和今后发展有效有益的知识在国内宣传、交流、推广,才不会步入歧途。“不唯上,不唯书,不唯洋,只唯实”才是做学问搞研究的正确态度。

   射线成像质量的影响因素,例如分辨率、像素尺寸、颗粒度、几何不清晰度、固有不清晰度、噪声、信噪比等,这些概念分别应用于胶片照相和数字照相,其定义、内涵、作用和表现会有所差别。用胶片照相形成的观念去理解并套用在数字照相上,可能会出错。最近几年我一直在思考一些概念应用于两者的区别,从理论上把这些问题讨论清楚是非常必要的。

 




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