光电图像信号处理.pptxVIP

光电信号处理;光电成像系统的构成 ;人的视觉的局限性;6.1 光电成像原理 ;1.摄像机的基本原理 ;2. 图像的分割 ; 图像的显示： 监视器或电视接收机的显像管： 利用电磁场使电子束偏转而实现行与场扫描， 因此，对于行、场扫描的速度、周期等参数进行严格的规定，以便显像管显示理想的图像。 F(x,y,t) F(t) ;3.扫描方式 ;（2）隔行扫描 根据人眼对图像分辨能力，扫描的水平行数至少应大于600行，频率不小于25Hz， 对于逐行扫描方式，行扫描频率必须大于29000Hz，才能保证人眼视觉对图像的最低要求。 这样高的行扫描频率，无论对摄像系统还是对显示系统都提出了更高的要求。为了降低行扫描频率，又能保证人眼视觉对图像分辨率及闪耀感的要求，早在20世纪初，人们就提出了隔行扫描分解图像和显示图像的方法。;;（3）扫描行频 电子束扫描一行所需要的时间，又称为行周期。 行周期的倒数称为行频。 ;4. 电视制式 ;6.2 电荷耦合器件 ;1.电荷存储 ;将半导体与绝缘体界面上的电势记为表面势Φs，Φs将随栅极电压UG的增加而增加，; 图为栅极电压UG不变的情况下，表面势Φs与反型层电荷密度Qinv之间的关系。 由图可以看出，表面势Φs随反型层电荷密度Qinv的增加而线性减小。;用半导体物理中的“势阱”概念来描述。;2. 电荷耦合—传输;; CCD的电极结构 ;三相电阻海结构 ;二相硅-铝交叠栅结构 ;;3. 光信号的输入 ;4.电荷的检测 ;6.2.2 电荷耦合摄像器件 ;1、线型CCD摄像器件的两种基本形式 ;(2) 双沟道线阵CCD ;面阵CCD根据结构和工作原理又可以细分为三种：全帧式、帧转移式和行间转移式。 ; 帧转移面阵CCD ; 行间转移型面阵CCD;3. CCD的特性参数;（2） 驱动频率 ;（3） 光电转换特性 存储于CCD的像敏单元中信号电荷包是由入射光子被硅衬底材料吸收，并被转换成少数载流子（反型层电荷）形成的，因此，它具有良好的光电转换特性。它的光电转换因子γ可达到99.7%以上。 ;（4） 光谱响应 ;（5） 动态范围 ;（6） 暗电流 ; （7） 分辨率 ;二维面阵CCD的输出信号一般遵守电视系统的扫描制式。 它在水平方向和垂直方向上的分辨率是不同的，水平分辨率的要求往往高于垂直分辨率。 在评价面阵CCD的分辨率时，只评价它的水平分辨率，且利用电视系统的评价方法为电视线数的评价方法。 电视线评价方法：在一幅图像的水平方向能够分辨出黑白线的条数为其分辨率。 ; 分辨率CCD的像元数量有关，像元数越多，分辨率越高。 现在面阵CCD的像元数有： 640 ×480 30万像数 1024×768 80万像数 l024×1024，100万像数 1280×1024， 130万像数 1600×1200，200万像数 16384×12288 ; 目前采用的芯片大多数为1/3英寸和1/4英寸。 CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。 一般来说，相同分辨率的CCD，靶面越大，灵敏度越高，成像也就越清晰。 1英寸： 12.7mm（宽）×9.6mm（高），对角线16mm 2/3英寸：8.8mm（宽）×6.6mm（高），对角线11mm 1/2英寸：6.4mm（宽）×4.8mm（高），对角线 8mm 1/3英寸：4.8mm（宽）×3.6mm（高），对角线 6mm 1/4英寸：3.2mm（宽）×2.4mm（高），对角线 4mm;系统对摄像物镜的基本要求： 成像清晰； T数（透过光学系统的光通量）高； 像面照度均匀；图像畸变小；光阑可以调整等。;相对孔径：D/f’， 表示物镜的聚光能力， 靶面照度与 相对孔径成正比，但相对孔径越大，像差校正就越难。 F数（光圈数）：相对孔径的倒数， 通常物镜上实际刻度值为： 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22，32;成像尺寸与视场角： 成像尺寸＝靶面（CCD）有效尺寸x×y， 2ω表征物镜视野， 分为水平视场角 垂直视场角 焦距f’： 长焦距镜头：fx,y（看清景物细节） 短焦距镜头：fx,y（环境照明差，场面大） 中焦距镜头：f与成像尺寸相当 变焦镜头： 焦距连续可调;摄像物镜;透射比τ： 透过光学系统的光通量T与入射到光学系统的光通量Φ之比。一般定焦镜头 为0.9，变焦为0.8。透射比是波长λ的函数。 分辨力及MTF： 分辨力