金相显微镜数字化照相系统

　　金相显微镜是材料科学与工程专业应用最为广泛的微观分析仪器。传统的金相显微镜在底片上曝光成象记录金相组织。但是,完美的金相照片要经过繁杂的、长时间的暗室工作。而且,金相照片还无法方便地和文字一起在计算机上编辑,处于粘贴状况,比较落后。

　　随着计算机技术的发展,推动了各学科领域的数字化。金相显微镜传统的冲洗照相技术已不能满足计算机的需要,而数码照相技术的问世使金相显微镜照相系统的数字化成为可能。为此,我们将高分辨率的数码相机、图像分析软件及照片质量的打印机应用于金相显微镜,得到了金相显微镜的数字化照相系统,使金相照相方便、快速、高质量;也使金相照片易于数字储存、编辑;也可通过Internet进行实时交流。

　　1　实验条件

　　CCD尺寸为1/1.7英寸的数码相机,焦距7.6mm,像素数为1280×1024dpi和640×480dpi两种模式; PⅡ300计算机; 1400×720dpi打印机。焦距为51.67mm的SSFC-Ⅱ超短焦平行光管,WT1065-62国际标准分辨率板NO4。高精密Neophot21金相显微镜及物体测微器,Microsoft Windows′95中文版及通用图像处理软件Adobe Photodeluxe。

　　2　金相显微镜数字化照相系统

　　金相显微镜数字化照相系统包括接口、数码相机、计算机、打印机。接口实现显微镜和数码相机的光学、机械连接;数码相机采集金相组织并传递到计算机;通过计算机编辑,该金相组织清晰化并得到放大倍数或标尺,并将该组织传递到打印机;打印机打印出电子金相照片。设备连接示意如下。

　　接口是金相显微镜数字化照相系统的重要环节。按光学成像原理,接口要保证数码照相机的入瞳直径D数大于显微镜的出瞳直径D显,即D数>D显,以得到充满视野的金相组织,增大照相的选择区域,同时避免丢失显微组织信息。所以,需要设计专用的光学接口来匹配上述要求[1]。从机械上讲,除了固定照相机外要能进行相机与光学接口的对中调节,保证二者光轴平行并对中,避免产生光束切割造成显微组织畸变。

　　3　数字化照相系统分辨率标定

　　金相组织的传统记录方式是胶片,通常情况下胶片的分辨率为50 lp/mm,而人的眼睛的分辨率为6.7lp/mm[2]。可以看出,通过胶片可以记录我们肉眼看不到的显微细节。数码相机是用高分辨率的CCD记录金相组织的,其分辨率用像素来表示,如1280×1024dpi等。利用数字化照相系统得到的是“电子金相照片[3]”,它能否达到传统的冲洗照片的分辨率是该系统的关键。为此,我们测定了该系统的空间分辨率。

　　按照光学系统理论和像质评价的方法[4]可知,对于数字化照相系统成像质量评价应由反应系统各个部分分辨能力频率特性的调制传递函数的乘积表达。就目前测量和计算系统的光学传递函数的工作比较复杂,我们仅从几何光学方法来讨论。