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第三章 图像数字化 第一节 电视信号基础 一、成像与显像方式 电视成像与图像显示的方式与人的视觉特性密切相关的。 在人们观察电视图像时，由于荧光屏的余辉作用以及人眼的视觉滞后和视觉暂留的影响，利用该特性，人们就可以看到连续的图像。 黑白电视信号: 在光导管摄像机里，通过光学系统将要拍摄的图像成像在光电靶上，然后利用电子束从左到右、从上到下依次轰击靶面上各点，根据被轰击点的明暗程度，转变成强弱不同的视频信号。电子束的依次轰击作用称为扫描。 计算机中的CRT（Cathode Ray Tube）实现一个由电到光的成像过程。 CRT是一个电真空器件，由电子枪、偏转装置和荧光屏构成。 扫描方式有逐行扫描和隔行扫描之分。 在隔行扫描中，无论是摄像机还是CRT显示器，获取或显示一幅图像都要扫描两遍才能得到一幅完整的图像。 在隔行扫描中、扫描的行数必须是奇数。 隔行扫描要求第一场结束于最后一行的一半，不管电子束如何折回，它必须回到显示屏顶部的中央，这样就可以保证相邻的第二场扫描恰好嵌在第一场各扫描线的中间。 每秒钟扫描多少行称为行频，每秒钟扫描多少场称为场频，每秒扫描多少帧称帧频。 根据人视觉特性，人眼的平均分辨率1′（最小视角），对画面的最佳观察角度为10°，因此使人眼最不易疲劳的电视最佳行数N应为 N=最佳观察角度/最小视角=10°/1′=600 同步：要求接收端的行、场扫描频率和发送端的 一样，同时行、场扫描信号的相位也保持一致，做到同频同相，这就叫同步。 扫描分为水平扫描和垂直扫描，水平方向的扫描同步称为水平同步，也称为行同步，垂直方向的扫描同步称为垂直同步，也称为场同步，两种同步混合在一起称为复合同步 在电视扫描中有行正程、行逆程、场正程、场逆程 图为黑白全电视信号的一个行周期信号。 二、电视制式 目前世界上现行的彩色电视制式有三种(不包括高清晰度彩色电视HDTV) ： 1. NTSC制 2. PAL制 3. SECAM制 NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制制式 为了既能实现兼容性而又要有彩色特性，因此彩色电视系统应满足下列几方面的要求： (1)必须采用与黑白电视相同的一些基本参数 (2)需要将摄像机输出的三基色信号转换成一 个亮度信号，以及代表色度的两个色差信 号，并将它们组合成一个彩色全电视信号 进行传送。 PAL电视制的主要扫描特性是： （1）625行（扫描线）／帧，25帧／秒（40ms／帧） （2）电视画面的宽高比：4：3 （3）隔行扫描，2场／帧，312.5行／场 （4）颜色模型：YUV 其中Y为亮度信号，U、V为色差信号，Y、 U、V和三基色RGB的关系为 : 彩色全电视信号可表示为: 其中ωSC为彩色副载波频率。 为了色同步在信号的消隐期间加载色同步信号，其如图示。 在PAL电视制中: 1. 一帧图像的总行数为625，分两场扫描。 2. 行扫描频率是15 625 HZ，周期为64μs； 3. 场扫描频率是50Hz，周期为20ms； 4. 帧频是25Hz，是场颇的一半，周期为40ms。 NTSC彩色电视制的主要特性是： （1）525行／帧， 30帧／秒 （2）电视画面的高宽比：电视画面的长宽比（电视为4：3；高清晰度电视为16：9） （3）隔行扫描，一帧分成2场（field），262.5线／场 （4）在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据 （5）每行63.5μs，水平回扫时间10μs（包含5μs的水平同步脉冲），所以显示时间是53．5μs （6）颜色模型：YIQ SECAM（法文： Sequential C