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标乐有限公司出版第1卷,第4期
标乐有限公司出版 第1卷,第4期
技 术 评 论
运 用 显 微 组 织 分 析 解 决 实 际 问 题
材 料 实 验 室 的 图 象 处 理
作者:Matthias Hoffmann
标乐有限公司材料工程师
美国伊利诺州Lake Bluff
Kai Akatsu
标乐有限公司材料副工程师
美国伊利诺州Lake Bluff
George Vander Voort
标乐有限公司研究与技术部主任
美国伊利诺州Lake Bluff
视频/数字成像
许多年来,金相技术人员都在记录图象。一般地说来,这些图象是从使用光学显微镜、体视显微镜、放大镜、以及扫描电子显微镜(SEM)获得的。照相术直到目前仍然是材料实验室获得显微组织图象及宏观组织图象最常用的方法。最初人们使用玻璃底版、然后使用盒装胶片和35 mm胶卷来完成这项工作。60年代以来,宝丽来(Polaroid)的即拍即得(又称拍立得)胶片已经大量地取代了湿法处理的胶片。宝丽来胶片比较昂贵,用来复制照片成本也相当高。完成技术报告时,要用手工方法剪裁和粘贴显微组织照片,这些都是很费时的工作。
湿法处理的胶片可获得最高质量的图象,持久性最好,也容易复制,但是整个过程属于劳力密集型的,而且底片(负片)的保存和随后的取用也是一个问题。即拍即得胶片不需要暗室技术人员,因而提供了速度和便利。然而,如果要求多份照片,那么在胶片处理所节省的时间和劳力在一定程度上却被高成本胶片、废弃物、和更高的费用所抵消。此外,有些即拍即得胶片的图象质量明显地要差一些。彩色即拍即得胶片目前还被倒易律失效所困扰,也就是说,除非曝光时间得到仔细的控制,要得到真实的色彩是很困难的。新推出的64 T型胶片已经解决了这个问题。
计算机和视频技术的革命性进展已经为电子图象的获取建立了明确的趋势。这些图象可以
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在其它软件应用(例如文字处理器或台式出版方案)中使用,以便可以更快地形成报告。
当前发展的目标是使在材料实验室中使用的视频/数字显微镜术和归档技术与已经建立的照
相质量标准相匹配。事实上,ASTM (美国试验及材料学会) 的E-4金相学委员会正在制订视频显微镜术指南。通常使用“逼真的照相成像”这一术语来描述利用视频显微镜术技术达到预期的图象质量。用电子学方法产生的图象的最终质量取决于以下一些变量:图象输入装置、帧幅抓取器、计算机系统、以及打印装置。所有以上电子硬件部件都必须适当地匹配,以达到产生逼真照相成像的预期结果。要能够用电子学方法获取图象,显然需要图象处理后勤学。
标乐材料归档及报告系统(M.A.R.S.)能够以及时和价廉的方式为捕获视频图象、完成数字化、处理、归档及报告提供必要的工具。M.A.R.S. 系统是一个用户友好、在Windows环境下运行的、具有当前技术发展水平的彩色系统。为了使这个系统更加有用,还提供了许多测量工具和图象编辑功能。如果需要关于标乐M.A.R.S. 系统更多的技术信息,请打电话到1- 800 - BUEHLER。
什么是视频/数字成像?
视频/数字成像包括若干个操作:图象(由不同来源获得)捕获、图象处理、存储、永久性归档、以及图象取回。为了完成上述任务,在适当位置上需要有一种逻辑性组织结构。
图象捕获
这个术语描述如何用摄相机和帧幅抓取器获得一张图象。由于摄相机类型可以有多种选择方案,一个视频显微镜术系统必须具有灵活性。最常使用的是黑白和彩色模拟CCD(电荷耦合器件)摄象机。视频分量信号(Y/C 或 S - 视频)和复合视频信号,以及一些彩色视频标准,例如 NTSC、PAL、和SECAM,都需要得到支持。在材料实验室获取的图象通过调整亮度、反差、和色彩饱和度进行实时优化。然后再利用一个模拟帧幅抓取板对摄象机的模拟输出信号进行数字化。通常使用与PC兼容的各种图象文件格式和压缩算法,例如 TIFF、 BMP、TGA、DBA、PCX、JPEG 等等。可以在一个捕获的图象上调节gamma因子(输入信号和亮度的比值)。视频摄象机可以用水平视频线上的分辨率来评级。这种评级系统为在某些测试条件下描述摄象机的分辨率提供了比较。现有的一些摄象机可提供 700 H(水平)线或更高的分辨率。
CCD摄象机数字输出技术需要有数字帧幅抓取器。当今的高分辨数字摄象机具有实时成像
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功能。但是这种技术非常昂贵,因而限制了这类摄象机的使用。然而,预期数字视频技术在将来不会那么昂贵。
摄象机水平线分辨率提高的影响示于图1和图2中,这两
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