مع استثناءات قليلة (لا سيما التصوير الشعاعي لفيلم الشاشة)، فإن أنظمة التصوير الحديثة رقمية، يتم تعريف الصورة الرقمية فقط كنقاط منفصلة في الفضاء، تسمى نقاط أخذ العينات، كما تتضمن عملية أخذ العينات بشكل عام تكامل قيم الإشارة المستمرة على مساحة محدودة من الفضاء حول نقطة أخذ العينات.
نظريات المعاينة
يتم تحديد شكل هذه المناطق من خلال فتحة أخذ العينات،حيث إن المسافة بين نقاط أخذ العينات تسمى خطوة أخذ العينات. في الكاشف المثالي ثنائي الأبعاد، كما يتم تمثيل فتحة أخذ العينات، ليس من الضروري تمامًا أن تكون الفتحة والميل بنفس الحجم ولا أن تكون مربعة. على سبيل المثال، كما يمكن أن تحتوي أجهزة كشف الأشعة السينية ذات المصفوفة النشطة على مناطق غير حساسة للإشعاع، مثل خطوط البيانات والتحكم وإلكترونيات القراءة.
يُعرَّف عامل ملء كاشف المصفوفة النشط عادةً على أنه النسبة (a / a) عادةً ما يكون عامل التعبئة أقل من الوحدة. من الممكن أيضًا أن تكون فتحة العدسة أكبر من a2 على سبيل المثال، في التصوير الشعاعي المحسوب، يقوم ليزر المسح عادةً بتحفيز التألق من منطقة دائرية لها قطر أكبر من درجة أخذ العينات، فإن هذا له فائدة في تقليل التعرج.
لهذا السبب، فإن الأنظمة الرقمية ليست سوى دائرية. بشكل عام، تكون هذه التغييرات صغيرة، خاصة بالنسبة للأشياء الكبيرة بالنسبة إلى درجة أخذ العينات. ومع ذلك، بالنسبة للأجسام الصغيرة يمكن أن تكون هذه التغييرات مهمة، أخذ عينات إشارة مستمرة (x ، y) على شبكة منتظمة مع تباعد الشبكة.
سيؤدي هذا التداخل بين الأطياف المتراكبة إلى التعرج، كما يؤدي التعرج إلى تدهور الصورة التي تم أخذ عينات منها لأنه يصور بشكل غير صحيح المعلومات عالية التردد الموجودة في المشهد كمعلومات تردد أقل في الصورة، لتجنب التشويش، يجب أن يكون تردد Nyquist أكبر من أو يساوي الحد الأقصى للتردد في الصورة قبل أخذ العينات ومع ذلك، في العديد من تصميمات النظام، من المستحيل تجنب التعرج.
مفهوم التباين
يتم تعريف التباين على أنه نسبة اختلاف الإشارة إلى متوسط الإشارة. الأساس المنطقي وراء ذلك هو أن الاختلاف الصغير لا يكاد يذكر إذا كان متوسط الإشارة كبيرًا، في حين أن نفس الاختلاف الصغير يكون مرئيًا بسهولة إذا كان متوسط الإشارة صغيرًا. بشكل عام، في التصوير الطبي نريد تحقيق تباين عالٍ لتصور سمات المرض جيدًا. هناك تعريفان شائعان للتباين في التصوير الطبي.
يستخدم تباين ويبر بشكل شائع في الحالات التي توجد فيها ميزات صغيرة على خلفية موحدة كبيرة، كما يشيع استخدام التعديل أو تباين ميكلسون للأنماط، حيث تشغل كل من الميزات الساطعة والمظلمة أجزاءً متشابهة من الصورة، يتم تعريف تباين التعديل على النحو التالي، يجب توخي الحذر فيما يتعلق بتعريف التباين المستخدم.
الاختيار الصحيح يعتمد على الموقف. بشكل عام، يتم استخدام التباين المحلي عند تقديم كائن صغير على خلفية موحدة، كما هو الحال في تجارب المراقب البسيطة (على سبيل المثال، تجربتان بديلتان للاختيار القسري) تباين التعديل له صلة بتحليل فورييه لأنظمة التصوير.
أنواع التباين
- في التصوير الطبي، يتم تعريف تباين الموضوع على أنه التباين (سواء كان موضعيًا أو تعديلًا) للكائن في المشهد الذي يتم تصويره. على سبيل المثال، في التصوير بالأشعة السينية، يعتمد تباين الموضوع على طيف الأشعة السينية وتوهين الكائن والخلفية. في التصوير بالنويدات المشعة، يعتمد تباين الموضوع على امتصاص الأدوية المشعة بواسطة الآفة والخلفية والحركية الدوائية وتوهين أشعة جاما من قبل المريض.
- وبالمثل يمكن تحديد تباين الموضوع في التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي والموجات فوق الصوتية، كما يعتمد تباين الصورة على تباين الموضوع وخصائص كاشف التصوير. على سبيل المثال، في التصوير الشعاعي، يتأثر تباين الصورة بطيف الأشعة السينية الواقع على محول الأشعة السينية (مثل مادة الفوسفور أو شبه الموصل في كاشف الأشعة السينية) وتكوين المحول وسمكه وخصائص التدرج الرمادي للمحول سواء كانت تناظرية (مثل الفيلم) أو رقمية.
- تباين العرض هو تباين الصورة كما هو معروض للمشاهدة النهائية بواسطة مراقب، يعتمد تباين الشاشة على تباين الصورة وخصائص التدرج الرمادي لجهاز العرض وأي معالجة للصور تحدث قبل أو أثناء العرض.
خصائص التدرج الرمادي في الصورة
في حالة عدم وجود ضبابية، يتم تعريف نسبة تباين الصورة إلى تباين الموضوع على أنها وظيفة النقل لنظام التصوير. إن خاصية التدرج الرمادي للفيلم غير خطية. وبالتالي، للبقاء في إطار تحليل أنظمة التعديل الخطية، من الضروري تحديد استجابة الفيلم بشكل خطي، يتم ذلك عادةً باستخدام نموذج إشارات صغير حيث تؤدي الاختلافات منخفضة التباين في المشهد المسجل في حزمة الأشعة السينية إلى تغييرات خطية في كثافة الفيلم.
بطريقة مماثلة، يمكن تحديد خاصية التدرج الرمادي لنظام رقمي بشاشة رقمية. بشكل عام تتمتع شاشات العرض الرقمية باستجابة غير خطية مع جاما تتراوح بين 1.7 و 2.3 وتجدر الإشارة إلى أنه لا تأخذ في الاعتبار التوزيع المكاني للإشارات. وبهذا المعنى، يمكننا التعامل مع التباين كاستجابة من كاشف يسجل كمية الأشعة السينية الساقطة، لكنه لا يسجل موقعها. بالتساوي، يمكننا اعتبارها استجابة التيار المباشر (الثابت) لنظام التصوير.
في المناقشة حول التباين، تم اعتبار الأشياء الكبيرة في حالة عدم وجود التعتيم. ومع ذلك، بشكل عام لا يمكننا تجاهل أي من الافتراضين، عند النظر إليه من المجال المكاني، يقلل التعتيم من تباين الكائنات الصغيرة، كما يتمثل تأثير التعتيم في نشر الإشارة بشكل جانبي، بحيث تصبح النقطة المركزة الآن نقطة انتشار، كما تتمثل إحدى الخصائص الأساسية للتمويه في أنه كلما زادت انتشار الإشارة، قلت شدة الصورة النقطية وبالتالي انخفض التباين.
