27、扫描与数字成像系统的图像质量分析

扫描与数字成像系统的图像质量分析

在扫描和数字成像系统中，图像质量的评估是一个至关重要的环节。影响图像质量的因素众多，包括扫描元件的运动、电路的电子效应、扫描孔径大小以及光电效应等，这些因素可能导致图像出现一维模糊。

线扩散函数分析

为了探究这些影响，我们从理想窄线物体及其图像的实际定义开始。想象一个窄线物体的轮廓逐渐变窄，直到其图像的变化仅表现为峰值高度改变，而扩展宽度不变，这就是理想窄线源的实际定义。在这种情况下，图像的峰值就是成像系统的线扩散函数轮廓。

严格来说，线扩散函数的定义应使用窄白线而非黑线。如果输入是二维空间中的一个精细点，其完整的二维图像就是点扩散函数。这种扩散直接代表了图像中任意点的模糊情况，可与采样图像中所有像素的矩阵进行卷积，以创建模糊图像的表示。线扩散函数是这种扩散的一维形式，从测量角度来看通常更实用。

在实际测量中，我们会遇到一些问题。例如，量化后的图像可能高度不对称，而线的轮廓看起来更对称，这是由采样相位导致的。因此，测量线扩散函数时，需要以某种方式调整采样相位。此外，单一相位的信息有限，通过对多个相位进行平均可以提高测量的强度分辨率和空间分辨率。一种简单的方法是使用一条长窄线，并使其相对于采样网格稍微倾斜，这样线的不同部分就代表了不同的采样相位。收集多个均匀间隔的采样相位，然后以交错方式组合结果，就能得到更好的线扩散函数估计。

调制传递函数（MTF）方法

在工程分析中，卷积和扩散函数的测量往往困难且繁琐。光学传递函数（OTF）则具有许多实际优势，它是线扩散函数的傅里叶变换。OTF由描述归一化信号对比度衰减（或放大）的模量和描述位置偏移效应的相位组成，两者都是空间频率的函数。对比度改变函