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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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    2019-3-11 14:07
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    [LV.4]偶尔看看III

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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% G4 ~; F: z" @( P& o  U

    ) v6 t+ h5 G! V3 ]" S, ^: \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。4 n" }0 a% L0 ?( L' m
    + i) x9 f- f# M& \8 p
    (1)因为怕探测器被碰坏,探测器要离开工件一些距离;
    9 r0 w; A2 }5 a4 y7 ^* @. n+ t% p% f* r
    (2)这个距离一般取50-200mm;
    $ W% k  ^+ M  G, }6 b6 I* Y2 x4 e3 y# f4 L# x2 j; H8 s
    (3)源到探测器距离(SDD)肯定大于源到工件距离(SOD)& X7 B5 H3 r7 F' y% G6 G; S
    / u) u1 S( ]: l  o* D
    (4)几何放大系数M=(SDD)/(SOD)必然大于1。
    ; h% s! N( Z3 @. ~; P0 O0 n; l4 L- a 094438y5lmk0mua5gdo5w3.jpg
    ! g$ ]7 }/ ?3 s* ~' P" q3 {
    0 Y: [6 ~. _) M4 [' E" N( F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。; p7 e* m% B5 f& M$ F9 H
    2 c* e  ^& g! }8 K) C) K
    (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。
    ; }* g# [5 g: S( k+ x, _4 L3 {$ j6 M# b, y" y
    (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。: t- ?  C6 {+ C+ L; i2 u! \8 P& t$ S
    6 M, O% r. l0 t$ H% J! G
    (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。
    1 V! N5 y1 ?" c/ C# v1 b  X7 i2 r5 s
    9 d) G3 X; U3 P; N3 V5 R$ `(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。: L) G5 z0 {' C+ P. P! e8 f

    . r1 c( I; ]* [' c2 M(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。
    + S3 \/ H7 N  d$ k/ D! n% w
    4 h$ r5 }0 X  ^) S/ e/ Z2 H# h3 p$ Z3 r9 X! L/ g0 q) N6 e
    焦点<缺陷    焦点=缺陷    焦点>缺陷       焦点>>缺陷  ]$ ^# _+ U: c5 j7 E! z

    , j6 Y2 v1 O7 X" K& A  s实影放大      实影不变        实影变小      实影消失对比度降低   
    & K, O& i( m- B' C
    $ {: z* C9 F. D+ M, D有好处         没有坏处         有一些坏处        有很大坏处' B; Y) w5 Y% I+ M
    . p3 _! E7 `% @9 D! B9 m

    , j; {  e% p2 |& Y2 Y2 d/ L三、“最佳放大倍数”是DR理论研究过程中被扬弃的概念
    : O6 f0 [1 `' R9 e" J9 `
    3 H+ J9 R$ p5 @9 g# {(1)“最佳放大倍数”是早期DR理论研究曾经出现的概念;
    9 W7 F2 ^3 v' u& s; _! f$ k$ D5 F/ y8 i& X! @. b9 Q5 y$ ^- U# J: {
    (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;' f& D0 B1 Q7 T5 c5 I/ r
    7 l4 w; a- L4 F4 ]- J- Y
    (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。
    " q$ Q( q$ J6 m6 Z  `2 J
    # y& e' U/ a/ j' Y$ g; ](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$ `# ?! ]. `1 G% d' k

    5 d) ?1 y' |! ~3 c$ ^7 X
    # o* ~+ b0 g/ C: d/ A7 Q3 a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。2 `, @+ X; f' G5 T. [

    % @3 V& S) i9 A; q(1)像素是数字图像最小显示单元;+ M6 D% }# p! n! p. Z

    ) \2 o! ]" a: c  j(2)一个像素只能显示一个灰度值;
    0 W1 N% a& \9 h5 j5 d8 P. r' n6 x8 r, R5 L/ _# }. A3 A1 g, Q6 U1 V
    (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;( t3 `! ]7 }& s9 b6 o7 d& r$ A. J

    2 L9 K) u1 n, I7 L% P(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。) d* }( W0 o8 H

    # C5 z6 S3 {3 L; C! o(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。
    & \; i9 G' j& N: d  x
    2 J3 c& H0 u, k3 x, K$ n" U2 V' k4 q( q% A6 H
    五、由像素尺寸导致的小缺陷影像放大没有所谓“最佳”概念。( P: g& Z/ K6 Q, o3 J6 |
    ' A( x: Q# f# A$ b$ l
    (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;
    0 W; S+ R; |9 `3 [
    3 M" f, q2 K# z(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;5 r9 K) ?& N( x& A5 f, M
    ( |. G* R& x% o- u3 ~; w$ x, {
    (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。
    * T4 ]! K  l* p' p( v) ^
    6 ]$ j; a& n0 @8 j% X; \6 [




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