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无损检测仪器

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[技术交流] 所谓“最佳放大倍数”问题

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    发表于 2019-1-9 14:49:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
    所谓“最佳放大倍数”问题
    4 d1 b/ x* b; s  H6 Q
    2 `  z  {. C0 m5 W5 n, y$ H9 @/ ?一、所有DR检测都采用几何放大的透照布置,这个放大是被迫的。
    8 A* e2 A3 b! A/ t2 l( u" W
    5 z( \: R% A# J; c4 N3 O" x1 m5 s, ]5 @& }(1)因为怕探测器被碰坏,探测器要离开工件一些距离;6 f% A, V& p/ I* j

    2 H; @# M. H8 I5 u, q* f5 I0 Z" [(2)这个距离一般取50-200mm;
    6 I$ m; p1 U2 {9 P$ j
    / [# H9 O2 [6 V, n* w! S9 \(3)源到探测器距离(SDD)肯定大于源到工件距离(SOD)( Y' Q6 A7 J8 {' l! E

    ! |" i( B5 C% ?& V; k$ X, i& v(4)几何放大系数M=(SDD)/(SOD)必然大于1。
    / e. T. s) W* k* Z: { 094438y5lmk0mua5gdo5w3.jpg 2 @2 f7 _; E0 _; i; X5 p
    + k7 ^4 U6 E$ ]7 @
    二、由于焊缝DR采用的不是微小焦点源,所以几何放大对成像质量没有好处。6 f2 ~  r0 v# L' c+ t/ z; H

    + D8 v7 w' r5 t3 U' j6 c3 u/ D(1)目前现状是,焊缝检测的DR技术所使用的射线源焦点尺寸d比探测器像素尺寸SRb要大10倍以上——探测器像素尺寸SRb=0.2mm或者更小;而X射线机或放射源的焦点尺寸d=2mm左右。: N- }$ T* G/ f

    0 \0 ?+ q/ g: S( D0 k5 h(2)只有当射线源尺寸d小于像素尺寸SRb(或至少两者大致相当),几何放大才对影像分辨率有好处。+ k0 S0 n1 O7 H9 K( S* X

    * R( q9 L( v) ~(3)当d大大大于SRb时,几何放大对空间分辨率没有好处,对灵敏度和信噪比也没有好处。
    5 Q% o) P6 s# r2 a) \  Y% o) O6 m  E! l/ K0 h5 ]
    (4)从物理学光投影和生理学视觉原理分析:几何放大时,只有实影变大,放大才能取得好的效果。
    ' m3 s1 e8 }# s5 u5 @0 g# T, b% C9 m: K* _& U! L
    (5)大焦点源如果采用几何放大的透照布置,实影会变小乃至消失,对影像清晰度、对比度、灵敏度均没有好处。8 n4 z  a) f$ l: G' r
    0 v" N3 n8 x+ X$ ~
    ' f7 C( @" r& Q% c, b
    焦点<缺陷    焦点=缺陷    焦点>缺陷       焦点>>缺陷
    9 f0 Q. o% G( z' I! z: P# G3 G6 [- {+ h2 o; c9 k& h
    实影放大      实影不变        实影变小      实影消失对比度降低   
    8 c9 I6 f2 Z% A! N2 B
    1 }9 O: b' l3 D8 g有好处         没有坏处         有一些坏处        有很大坏处
    ' {. E- e, c/ h6 g& S
    / A2 X  ^) B: q& `4 D* O, B( E- m
    三、“最佳放大倍数”是DR理论研究过程中被扬弃的概念+ N& o7 j0 z# b, L) |. ^# [
    ! E2 V9 e0 Q: Z9 s
    (1)“最佳放大倍数”是早期DR理论研究曾经出现的概念;- j" B1 j3 E! H6 E6 I

    * g# J% v9 z. n8 }+ ^& m(2)在早期数字射线研究文献和标准中曾经有过“最佳放大倍数”的内容和规定;
    ( T2 w; D1 c3 s3 `, ~/ f4 f& ?) N/ |, P3 `. a1 ~# _
    (3)早期文献标准规定的“最佳放大倍数”很小,仅为1.05-1.2。从数值上就能判断,如此小的放大对清晰度、灵敏度以及影像观察的改善基本没有效果,因此即使“最佳放大倍数”概念成立,也没有实用价值。
    3 G: Y2 s" R/ Q  j" z1 ^! O- B" F) B
    % X: F$ b+ z6 n% B* V% j(4)近年的焊缝检测数字射线标准(例如ISO17636.2-2013)已经不提最佳放大倍数概念,也不把几何放大作为主要工艺参数。; x+ r7 w6 I( D/ G2 M

    $ q' P" @% _4 L4 E( ?, q4 i1 m' W1 h3 X/ R; ?) Y; t+ z
    四、小于像素尺寸的小缺陷在DR图像中会被放大,但这个放大不是几何因素造成的。
    " F8 I4 R7 ]3 k% ~" A- s" t' L# h
    (1)像素是数字图像最小显示单元;
    ) `  k# ?1 Q! N+ ~2 X( Y
    ( G& _0 g5 o! N(2)一个像素只能显示一个灰度值;
    ; l% Z; E- H5 F/ Q7 f0 U$ M: A3 d9 S0 B
    (3)如果缺陷尺寸小于像素尺寸,并且该缺陷能够在DR图像中显示出来,则所显示的是一个放大的影像;: O0 K/ G2 h. s8 s* ^% h* P' ^
    5 U' v. }( o; K6 ]6 r4 Y
    (4)例如:点状缺陷尺寸0.1mm,探测器像素尺寸0.2mm,如果该点状缺陷能够在DR图像中显示出来,则影像直径尺寸至少是0.2mm——因为0.2mm是最小显示单元。这时该点状缺陷的边长被放大2倍,面积被放大4倍,但该放大与几何因素无关。
    " F" J+ @  _4 H8 V0 n; l7 S4 G# h8 A2 m  G2 w; I  B0 ^% T$ s/ ?: s
    (5)同样,直径0.05mm的金属丝在像素尺寸0.2mm的探测器上采集的图像,其影像宽度应该至少是0.2mm,即宽度至少放大了4倍。, e  X- G8 V1 a8 p+ `: H
    " q5 ?% v+ b$ a7 o

    1 h+ ]% d* v$ ~/ p3 v. Z五、由像素尺寸导致的小缺陷影像放大没有所谓“最佳”概念。6 A9 ?1 i  W4 Y) S1 I2 F! ]

    * L4 u. P/ z, ?(1)如前所述,所谓“最佳放大倍数”的数值是1.05-1.2,而像素尺寸引起的小缺陷影像放大能达到2-4倍,后者比前者要大很多,因此跟像素尺寸放大的影响相比,几何放大的影响微不足道;( w6 C  {9 `0 U8 Z( h( [
    # X' K1 j/ e4 p+ M( V6 h! N. b4 p7 M
    (2)DR图像中小缺陷影像放大是像素尺寸影响和几何条件作用的共同结果,两者相比,像素尺寸的影响更显著;4 H1 I9 V1 N4 w! B
    2 I0 N0 W1 \+ @* M$ h: L9 s% W
    (3)由像素尺寸引起的小缺陷放大不是连续变化函数,所以用微积分方法通过导数和极值求“最佳放大倍数”对小缺陷是不适用的。因此从这一点上说,能提高小缺陷影像识别的所谓“最佳放大倍数”并不存在。
    / S8 M: P2 R* U6 Y- [7 m1 U2 r# Z4 v- D; T1 b* ]2 o" V




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