成像系统性能与图像质量评估分析

《成像系统性能与图像质量评估分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、工程硕士学位论文另外，随着信息科学的发展，为了适应各种应用的需要，成像系统的图像将被压缩、编码和传输，然后再经解码、解压缩显示给用户。这种经过压缩解压缩后的图像质量如何，如何评估定各种压缩解压缩算法的优劣，或传输通道的优劣，就必须对加工后的图像质量经行评估。目前，图像质量评估是图像信息工程的基础技术之一1L‘-2”。图像质量的含义包括两个方面：一是图像的逼真度，一是图像的可读度．前者是指被评估价图像与标准图像的偏离程度；后者是指图像向人或机器供给信息的能力。多少年来，人们总是希望能够找到图像逼真度和可读度的定量测量方法，以作为评价图像和设计图像系统的依据[z2-23l

2、。1．2研究内容本文首先研究成像系统的性能评估技术，包括调制传递函数、非均匀性、扭曲畸变、色度差以及转动角等数的实验和测试方法瞄l；在此基础上研究了图像质量评估技术。具体包括：第二章，讨论和研究了图像形成的机理和原理．首先分析了CCD和c啪s两种图像传感器的工作原理、电荷信号读出方式，比较了它们的不同点；然后介绍了颜色的生成机理，分析了彩色图像的形成原理：详细介绍了三种电视制式和它们的特点。第三章，讨论和研究了傅立叶分析和调制传递函数的关系。首先分析了光学系统的线性和空间不变性的内涵【251；然后根据光学系统的线性和空间不变性推导出评价系统性能的调制传递函数；最后讨论

3、了调制传递函数和线扩展函数、正弦光栅激励的关系。第四章，讨论和研究了成像系统的五种性能参数测试方法和测试步骤，分别给出了它们的测试框图，即制传递函数、非均匀性、扭曲畸变闭、色度差以及转动角等。第五章，讨论和研究了图像质量评估方法。分析了图像质量评估的内涵，分别研究了几种常用的图像质量主观和客观评价方法，并介绍了图像质量评估方法的未来发展趋势。2工程硕士学位论文成像系统性能及图像质量评估研究2图像传感器与成像系统2．1图像传摩器现代人类生活中，人们迫切需要获取信息，而人类获取的总信息量的80％以上是通过视觉器官得到的。所以图像传感g导(ImagingSensor，缩写为

4、Is，又称成像器件、摄像器件)作为现代视觉信息获取的一种基础器件【27-2s]，因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展(光谱拓宽、灵敏度范围扩大)，能给出直观、真实、层次最多、内容最丰富的可视图像信息[29-301，所以在现代社会中得到了越来越广泛的应用。图像传感器的功能是把光学图像转换为电信号，即把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息(可见光和非可见光)、转换为按时序串行输出的电信号——视频信号，而视频信号能再现入射的光辐射图像。把空间图像转换为按时序变化的电信号的过程称为扫描。图2．I图像的形成过程50年代前，摄像的任务主要都是用各种电子束摄像管(如光导摄

5、像管、飞点扫描管等)来完成。60年代后期，随着半导体集成电路技术，特别是MOS集成电路工艺的成熟，各种固体图像传感器得到迅速发展，到70年代末期。已有一系列产品在军事、民用各方面得到广泛席用．固体图像传感器(SolidStateImagingSensor—宿写为SSIS)主要有三大类型、一种是电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice简称CCD)[31d31，第二种是MOS图像传感器1341，又称自扫描光电二极管列阵(SelfScannedPhotodiodeArray，简称SSPA)，第三种是电荷注入器件(Charge埘ectionDevice，简称CID

6、)。目前，前两种用得比较多。同电子束摄像管相比，固体图像传感器有以下显著优点：(1)全固体化，体积很小，重量轻，工作电压和功耗都很低；耐冲击性好．可靠性高，寿命长．(2)基本上不保留残像(电子束摄像管有15～20％的残像)，无象元烧伤、扭曲，不受电磁干扰。(3)红外敏感性。硅的SSPA光谱响应：0．20～1．O；CCD可做成红外敏感型；CID主要用于光谱响应大于3～5的红外敏感器件．(4)象元尺寸的几何位置精度高(优于1)，因而可用于不接触精密尺寸测量系统。(5)视频信号与微机接口容易主要应用领域：①小型化黑白，彩色Tv摄像机；②传真通讯系统；③光学字符识别(OCR：

7、opticalCharacter黜脚印m∞)；④工业检测与自动控制；⑤医疗仪器；⑥多光谱机载和星载遥感；⑦天文应用；⑧军事应用．图像传感嚣与成像系统工程硕士学位论文2．2CCD图像传感器2．2．1ccD的工作原理电荷耦合器件(Charge-coupleddevice=CCD)是上世纪70年代由Boyle和Smith发明，目前己被广泛应用于成像、模拟信号处理、电荷存储等方面。其中，在成像方面的应用最大。CCD是将金属氧化物半导体(简称gOS)在P型半导体基底上镀了一层N型半导体制作而成。每个像素连接到多条地址线，这些地址线会在CCD基底上形成能带的沟槽