光学镜头基本取像原理与技术.pdf

1/81 (ch-3) 第- 3章 - 第- 3章 - 基本取像原理與技術 基本取像原理與技術 2/81 (ch-3) Pixel, Gray Level Pixel, Gray Level • 『灰階影像』(Gray-Level Image) 是指一個二維的光強度函數 f(x,y) ，其中的x與y表示空間座標，而在任意點 f(x,y)的值正比 於在該點影像的亮度，這個亮度值即是 『灰度值』。 • 然而我們可以將數位元影像 (Digital Image)看作是一個矩陣，它 的行與列值便確定了影像中的一個點，而對應的矩陣元素就是 該點的灰度值。 • 這樣的數位元陣列元素稱為 『影像元素』(Image Elements)或 『圖元』(Pixel) ，其明亮度依量化值而訂出不同之灰階。 8 即表示有 256個灰階，常用 • 一般而言，灰階為的冪次方，如2 2 的灰階影像為 256個灰階。 3/81 (ch-3) CCD CCD • CCD (Charge Coupled Device ，感光耦合元件)為數 位相機中可記錄光線變化的半導體，通常以百萬 像素 (megapixel)為單位。 • CCD上感光元件的表面具有儲存電荷的能力，並 以矩陣的方式排列。 • 當其表面感受到光線時，會將電荷反應在元件 上，整個CCD上的所有感光元件所產生的訊號， 就構成了一個完整的畫面。 4/81 (ch-3) CCD的工作原理 CCD的工作原理 CCD的三層結構： 上：增光鏡片 中：色塊網格 下：感應線路 5/81 (ch-3) CMOS CMOS • CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor ，互補性氧 化金屬半導體 ) • 和 CCD 一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。 CMOS的製造技術和一般電腦晶片沒什麼差別，主要是利用矽 和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在 CMOS上共存著帶N （帶負電） 和P （帶正電）級的半導體，這兩個互補效應所 產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS 的缺點就是 太容易出現雜點, 這主要是因為早期的設計使 CMOS在處理快速變化的影像時，由於電流變化過於頻繁 而會 產生過熱的現象。 • CMOS 對抗CCD的優勢在於 成本低，耗電需求少，便於製 造 ，可以與影像處理電路同處於一個晶片上。