灰度与底片黑度区别分析

数字图像的灰度与底片黑度作者：强天鹏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较小光强差值称为亮度的可见度阈值。也就是说，当光强I加大时，在一定幅度内感觉不出，有变化到一定值（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（又称较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/数转换后有的二进制数值。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、较小可见对比度概念等，均不适用。

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