一种底片数字化扫描仪功能介绍

胡美娥，吴建华

（中国工程物理研究院流体物理研究所，绵阳621900）

一种底片数字化扫描仪功能介绍

胡美娥，吴建华

（中国工程物理研究院流体物理研究所，绵阳621900）

介绍了ARRAY 2905HD底片数字化扫描仪的技术指标和用途。对其噪声、散射等特性进行了测试，给出了噪声数据和散射特性等测试结果。这些测试结果为扫描仪在胶片定量扫描时的最佳应用提供了可靠的依据。

ARRAY 2905HD；底片数字化扫描仪；图像

1 引言

ARRAY 2905HD是一款由Array Cooperation公司生产的能够实现工业（X光底片、光学摄影底片等）、医用底片扫描的数字化扫描仪，也是业界唯一一款同时通过ISO和GB标准规定的数字化底片扫描的专用设备。

该扫描仪的主要参数（仪器说明书上提供）［1］：光学密度的测量范围0-4.7D、光学分辨率50μm、光学密度测量精度0.002D、扫描速度7s（35×43cm2胶片，200μm步长）。目前我们已经购置了一套该设备，实物图见图1。

图1 ARRAY 2905HD扫描仪

2 工作原理及系统组成［2］

ARRAY 2905HD工业激光底片数字化扫描仪采用了氦氖激光束，通过一个F-Theta多棱镜系统扫描底片。F-Theta透镜确保了激光束到扫描区的各个点的光学距离保持不变，从而避免了图像失真。采用对数放大程序后，可以将信噪比提高至黑度4.7。

数字化胶片扫描系统主要由激光胶片扫描仪、控制电脑、专业看片显示器等组成。

3 扫描仪的技术指标

ARRAY 2905HD底片扫描仪的扫描技术指标是可以根据需求进行不同的设置的。其中包括每个像素上灰度的比特数、光学密度范围、像素间距和扫描质量模式等四个方面的选择。灰度的比特数最高为12bit，这也是我们在应用中固定设置的档位，其它档位的精度较低，在测试和应用中都不被考虑。光学密度范围在扫描上限上设置了4个档位，即D＝4.7，D= 4.0，D＝3.0和D=2.0，可根据实际需求进行选择。像素间距有50μm、75μm、100μm、200μm等多个选择，其中50μm是最小值，在空间分辨率的精度要求较高的情况下，像素间距均设置在50μm。扫描质量模式中“优质”档位的数据精度最高（仪器说明书上已有说明），在通常的应用时，均选择“优质”档位。在下文中如无特殊说明，则均采用以下的扫描设置：灰度的比特数为12bit，像素间距为50μm，扫描质量模式为“优质”。

4 扫描噪声测试

所有的胶片都存在不同程度的颗粒噪声，因此在扫描后的数据中都会有一定的噪声信号。扫描仪本身也会引入噪声，不同的扫描仪的噪声往往是不相同的，即使同一台扫描仪，由于扫描时参数设置的不同，噪声也往往是不一样的。噪声是判定数据图像质量的重要参数之一，对扫描仪而言，扫描后数据的噪声越小，则扫描的质量越好。

单独对扫描仪进行噪声测试是比较困难的，一般情况下也不是必要的。如要对不同的扫描仪进行噪声的比较，可以对同一张胶片分别扫描，然后在扫描后的图像数据上分析比较噪声的大小。我们对本扫描仪噪声测试的目的是要确定在什么扫描步长下，扫描数据的噪声最小。

扫描步长越小，则扫描后图像的空间分辨率越高。但扫描步长较小时，图像数据的噪声可能较大，为此，需要对不同扫描步长的扫描数据进行比较，扫描步长与噪声的关系。测试时的扫描参数设置：光学密度范围为4.7，灰度为12bit，扫描模式为“优质”，扫描步长则选取了50μm和200μm，以用于比较和分析。表1列出了扫描噪声的部分测试数据，其中“1行数据”表示对1行扫描数据的统计，“16行数据平均”表示对16行扫描数据的平均值的统计，灰度值选取了3个（3个台阶），噪声定义为灰度数据统计的标准方差。

表1 扫描噪声的测试数据

对表1的数据分析可得到以下结论：200μm扫描步长的噪声比50μm的要小近1倍（1行数据的比较下），50μm的16行平均数据的噪声则比200μm扫描时1行数据的噪声要小。考虑到在200μm扫描时，是在200μm×200μm的面积上取了1个点，而如采用50μm来扫描200μm×200μm的面积，则可以取16个点，对这相同面积上的16个点进行平均后，其噪声比200μm时要小。因此得到结论：采用50μm的扫描步长，其噪声值最小（其它扫描步长也已被测试比较，此略）。

由于50μm的扫描步长在空间分辨率上也是最高的，因此，这是最佳的扫描步长设置。

5 本底散射引入的误差

扫描仪是通过比较透射光束在胶片前后的强度变化而测定胶片的光学密度的。扫描时入射光源的散射也会被探测器所记录，由此导致测量的误差，即光学密度的测量值比实际值要小。由于散射与胶片上扫描点的光学密度和扫描点周围的光学密度相关，因此，散射对光学密度测量的影响是难以准确测定的。

图2 EPRI E130标准胶片

图3 胶片边缘处的散射

我们对散射的影响进行了初步的测量和比较，由于测量结果只具有相对性，因此，这里不再进行详细的介绍。图3列出了对EPRI E130标准胶片（图2）上横向台阶扫描的一条完整的扫描线，从中可以看到，在胶片的边缘处（曲线的左、右两端），越接近边缘（散射贡献越大），灰度值就越大（光学密度越小），而该区域实际的光学密度值是基本一致的。

在光学密度不太大的情况下（如D＝3.0以下），或光学密度的空间变化相对不大时，散射的贡献基本上可以忽略。至于其它的情况，就可能存在不同程度的误差，因此，在扫描应用时应引起注意。

6 注意事项及措施

扫描底片宽度范围最好控制在8cm-35cm，长度应不小于12cm，如果宽度尺寸不够，底片不会被自动卷入扫描仪；如果长度尺寸不够，底片进入扫描仪后不会被传送出来（掉到扫描仪里）。针对这两种情况，我们可以在一张较大的辅助底片上剪出相应合适的空间，再把需要扫描的底片填贴在辅助底片上粘牢，扫描即可。

7 结论

ARRAY 2905HD底片数字化扫描仪可以广泛应用于各个领域，是一款能够提供高可靠性、高精度、高速度、可重复性的专业数字化扫描设备。

对ARRAY 2905HD底片扫描仪扫描时的噪声、散射等特性进行了测试，给出了相关的测试结果。这些测试结果为扫描仪的最佳应用提供了数据支撑。

［1］BAM.Evaluation of the LASER scanner"Array 2905 HD", Internet，2003.

［2］http://www.18show.cn/zt457485/product-10664060.html.

The Performance Introduce of the LASER Scanner

HU Mei-e,WU Jian-hua

In this paper,we introduce the characteristic parameters and basic functions of LASER Scanner'Array 2905 HD'.The tests of noise and optical flare from background are performed and the relevant results are presented,which provide the reliable basis for the applications of the scanner.

ARRAY 2905HD;Film Scanner;Image

TP731

B

10.3969/j.issn.1001-0270.2014.05.25

2014-03-27

(Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyang621900,China)