智能信息感知技术 课件 第六章 智能光学图像传感技术.pptx

2024-07-231智能传感技术——第六章智能光学图像传感技术

目录22024-07-236.1光学图像传感技术基础光学图像传感器件原理与分类智能光学图像传感数据处理技术智能光学图像传感典型应用

6.1光学图像传感技术基础图像传感器2024-07-233各种数码成像设备

6.1光学图像传感技术基础2024-07-234图像传感器是指利用光电器件的光电转换功能，将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例的电信号“图像”的一种功能器件。固态图像传感器是一种高度集成的半导体光电器件，在一个器件上可以完成光电信号转换、传输和处理。

6.1光学图像传感技术基础6.1.1图像传感器的发展1934年光电摄像管是最早的图像传感器，它的灵敏度、信噪比较低，图像质量较差，没有得到实际应用。1954年高灵敏度摄像管在成本、体积上都有很大进步，并在电视产业得到了广泛的应用。氧化铝摄像管的出现，使彩色电视摄像事业得到了一次飞跃，但由于当时技术上的原因，这种晶体管在性能上还有很大的不足。011947年 02开发出了超正析相管，在灵敏度上得到很大提高。0304 1965年20世纪末2024-07-235CMOS和CCD传感器相继出现，使图像传感器的发展迎来了飞跃。

6.1光学图像传感技术基础2024-07-2366.1.2基础概念1.受光摄影面接受的光转换成电信号，称为光电转换。当半导体等材料受光时，随着光能的变化，材料表面电荷（电子或空穴〉的能量状态发生变化的现象，也遵循着光电效应的原理。2.信号的读出图像传感器利用光电转换的原理，根据拍摄对象在摄影面产生电荷，摄影面以像素为单位细分，只要各像素分别连接信号读出线即可取出信号。3.图像信号的传输电视机是通过扫描方式使画面发光产生图像。利用525条扫描线数与每秒六十场的隔行扫描形成图像信号。为求适当的分辨率，采用6MHz的传输带宽。反过来说，在有限的电波带宽内，为了传送视觉上看起来美观、动作顺畅的图像，必须将画面分解为线状，成为一条条的图像信号。

6.1光学图像传感技术基础6.1.2基础概念4.光电转换与扫描图像传感器读出因光在摄影面上产生的电荷的机制，可由图7.5的概念图表现。至少在电视机方面，读出再生图像的图像传感器，只要满足以下两点即可：①受光的摄影面进行光电转换，产生电荷。②产生的电荷在摄影面经扫描后读出信号。2024-07-237

6.1光学图像传感技术基础2024-07-2386.1.3图像传感器的分类图像传感器分为：光导摄像管光导摄像管是电视摄像机中进行光电转换的一种主要的真空光电器件，是将光的图像转换成电视信号的专用电子束管。这种摄像管又称氧化铅光导摄像管，它的工作原理与视像管大致相似，在光导摄像管(Pb)中，将光学影像转换为相应的电脉冲。光导摄像管出现于20世纪60年代，以后性能得到很大改善，广泛应用于电视摄像等方面。固态图像传感器CCDCMOS

6.2光学图像传感器件原理与分类6.2.1CCD图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice)全称电荷耦合器件，是1970年贝尔实验室的威拉德·博伊尔(WillardS.Boyle)和乔治·史密斯(GeorgeE.Smith)发明的。40年后，随着影像传感器逐渐发展成为一个年出货量达13亿颗的庞大市场，两位技术先锋也在2009年获诺贝尔物理奖。2024-07-239

6.2光学图像传感器件原理与分类2024-07-23106.2.1CCD图像传感器CCD具备光电转换、信息存贮和传输等功能。具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。

6.2光学图像传感器件原理与分类6.2.1CCD图像传感器嫦娥2号上的CCD摄像机能够以10米的分辨力拍摄月球表面的3D图像。2024-07-2311

6.2光学图像传感器件原理与分类6.2.1CCD图像传感器汽车工业：非接触测量机器人：计算机视觉、机械视觉2024-07-2312

6.2光学图像传感器件原理与分类2024-07-23136.2.1CCD图像传感器CCD的结构及工作原理CCD的基本功能是电荷的产生、存储、转移和输出。一个完整的CCD器件由光敏元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。一个MOS电容器就是一个光敏元，可以感应一个像素点，那么传递一幅图像就需要多个MOS光敏元大规模集成的器件。

6.2光学图像传感器件原理与分类2024-07-23146.2.1CCD图像传感器电荷耦合摄像器(CCD)的突出特点是以电荷为信号的教体，不同于大多数以电流或电压为