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无损检测射线检测数字图像的灰度与底片黑度

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2018-11-30
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数字图像的灰度对应于胶片照相的底片黑度，两者在射线检测中作用大致相同——都是通过图像上不同区域的亮度变化来改变到

达眼中的光通量，使之“可视”——但在量值变化规律和对缺陷检出影响方面，两者存在差异。
在学习胶片照相理论中我们得知，人眼对亮度光强变化的响应是非线性的，通常把人眼主观上刚刚可辨别亮度差别所需的最小光

强差值称为亮度的可见度阈值。也就是说，当光强I增大时，在一定幅度内感觉不出，必须变化到一定值（I+ΔI）/I时，人眼才

能感觉到亮度有变化，ΔI/I一般也称为对比灵敏度。
似乎是为了与视觉感觉相符，底片黑度D被定义为照射光强与穿过底片的透射光强之比的常用对数值，黑度计算公式为：
D=lg（L0/L）
这样一来，人眼对黑度变化的反应就呈现为线型关系。举例说，假如某人的眼睛的黑度变化敏感度（又称最小可见对比度或识别

界限灵敏度）是0.05，则该人眼刚刚能够识别黑度2.0本底上的黑度为2.05缺陷影像；同时也刚刚能够识别黑度3.0本底上的黑度

为3.05缺陷影像。但是请注意：两次识别的光强差是不一样的，前者为112.2-100=12.2，后者为1122-1000=122，相差10倍。
数字图像的每个像素的灰度大小取决于电信号模/数转换后得到的二进制数值。由于没有采用对数转换的模/数转换器，因此数字

图像的灰度与胶片照相的底片黑度的数值变化规律是不同的，前者是等差规律，而后者是等比规律。
要使数字图像的灰度按等比规律变化不是难题：可以用对数转换的模/数转换器来达到这一目的；或采取更省事的做法，在模/数

转换后，使用计算机软件功能把灰度变化从等差规律变换为等比规律。
那么为什么现今的DDA系统都不考虑采用按等比规律变化的灰度模式呢？答案是：对数字图像来说，灰度采用等差或等比都显得

无关紧要，两种模式在理论研究和实际应用中差异不大，因为：
1、数字图像的灰度是可以变换的，任意灰度的图像都可以通过灰度变换转到感觉舒服的水平进行观察，因此不需要确立灰度变

化与曝光量的对应关系；
2、数字图像的对比度是可以增强的，因此不需要建立灰度变化规律与对比度和人眼识别度的关系；
3、数字图像的信噪比与灰度大小无关，因此不需要建立灰度变化规律与缺陷识别与检出的关系。
因此，对DDA系统的数字图像来说，胶片照相的一些研究内容，例如黑度与信噪比的关系、黑度与缺陷可识别度的关系、图像黑

度限值、最小可见对比度概念等，均不适用。
 
摘自强天鹏正在编写的教材——《工业数字射线检测》

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