Enhanced high-spatial resolution radiographic images based on COTS CMOS image sensors applied to wood dendrochronology and densitometry

Autores
Corzi, Damian Leonel; Lipovetzky, Jose; Alcalde Bessia, Fabricio Pablo; Baqué, Laura; Sergent, Anne Sophie Marie; Pérez, Martín; Sofo Haro, Miguel; Artola Vinciguerra, Ignacio Carlos; Martinez Meier, Alejandro; Dalla Salda, Guillermina; Varela, Santiago Agustin; Gómez Berisso, Mariano
Año de publicación
2024
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
The imaging of wood samples using X-rays for the study of dendrochronology and densitometry is predominantly conducted through analog films subsequently digitized or, in more advanced instances, with expensive flat-panel systems characterized by resolutions on the order of tenths of microns. For this reason, this work proposes as an alternative the utilization of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) image sensors as affordable direct detectors for the acquisition of 10.2 resolution radiographic images, which represents sufficient resolution to observe the small structures formed by wood cells called tracheids. The raw images are subsequently processed to mitigate the impact of non-uniformities inherent in pixel response, including the total dose effects, and artifacts present in the image generated by irregularities and defects in the materials utilized to support the wood samples. Moreover, an exhaustive study of the sensor response over different x-ray tube voltage was performed, comparing the results obtained with a simple calculation model and finding a negligible contribution of the photons above the 20 . The model was developed based on diverse analyses of geometry and composition of the sensor, such as Focus Ion Beam, Scanning Electron Microscopy, and Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, and takes into account the X-ray beam attenuations and the photon interaction with the sensor. Finally, this model enables the estimation of the transmission based on the density and thickness of the wood samples.
EEA Bariloche
Fil: Corzi, Damian Leonel. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Corzi, Damian Leonel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Lipovetzky, Jose. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Lipovetzky, Jose. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Lipovetzky, Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Baqué, Laura. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Baqué, Laura. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Baqué, Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Sergent, Anne Sophie Marie. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estacion Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Sergent, Anne Sophie Marie. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Sergent, Anne Sophie Marie. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Pérez, Martín. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Pérez, Martín. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Pérez, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Sofo Haro, Miguel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Sofo Haro, Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Sofo Haro, Miguel. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina
Fil: Artola Vinciguerra, Ignacio Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Martinez Meier, Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Martinez Meier, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Martinez Meier, Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; Argentina
Fil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estacion Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Dalla Salda, Guillermina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; Argentina
Fil: Varela, Santiago Agustin. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estacion Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Varela, Santiago Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Varela, Santiago Agustin. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; Argentina
Fil: Gómez Berisso, Mariano. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Gómez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Fil: Gómez Berisso, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fuente
Radiation Measurements 172 : 107085. (March 2024)
Materia
Dendrología
Dendrocronología
Densitometría
Análisis de Imágenes
Madera
Dendrology
Dendrochronology
Densitometry
Image Analysis
Wood
Nivel de accesibilidad
acceso restringido
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Repositorio
INTA Digital (INTA)
Institución
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
OAI Identificador
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For this reason, this work proposes as an alternative the utilization of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) image sensors as affordable direct detectors for the acquisition of 10.2 resolution radiographic images, which represents sufficient resolution to observe the small structures formed by wood cells called tracheids. The raw images are subsequently processed to mitigate the impact of non-uniformities inherent in pixel response, including the total dose effects, and artifacts present in the image generated by irregularities and defects in the materials utilized to support the wood samples. Moreover, an exhaustive study of the sensor response over different x-ray tube voltage was performed, comparing the results obtained with a simple calculation model and finding a negligible contribution of the photons above the 20 . The model was developed based on diverse analyses of geometry and composition of the sensor, such as Focus Ion Beam, Scanning Electron Microscopy, and Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, and takes into account the X-ray beam attenuations and the photon interaction with the sensor. Finally, this model enables the estimation of the transmission based on the density and thickness of the wood samples.EEA BarilocheFil: Corzi, Damian Leonel. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Corzi, Damian Leonel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Lipovetzky, Jose. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Lipovetzky, Jose. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Lipovetzky, Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Universidad Nacional de Cuyo. 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Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; ArgentinaFil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estacion Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Dalla Salda, Guillermina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; ArgentinaFil: Varela, Santiago Agustin. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estacion Experimental Agropecuaria Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Varela, Santiago Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. 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Fil: Varela, Santiago Agustin. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Laboratorio de Ecología, Ecofisiología y Madera; Argentina
Fil: Gómez Berisso, Mariano. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro; Argentina
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