基本取像原理与技术.ppt

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1、AOILecture基本取像原理與技術Revisedin2008范光照AOILecturePixel,GrayLevel『灰階影像』(Gray-LevelImage)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(DigitalImage)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』(ImageElements)或『圖元』(Pi

2、xel)，其明亮度依量化值而訂出不同之灰階。一般而言，灰階為2的冪次方，如28即表示有256個灰階，常用的灰階影像為256個灰階。AOILectureCCDＣＣＤ〈ChargeCoupledDevice，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。AOILectureCMOSCMOS〈Complement

3、aryMetal-OxideSemiconductor，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–電）和P（帶+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

4、造,可以與影像處理電路同處於一個晶片上。但由於上述的缺點，CMOS只能在經濟型的數位相機市場中生存。AOILectureCCDvs.CMOSCCDCMOS畫質◎～○○模組耗電量△～○○模組成本○○～◎模組小型化△～○○～◎影像歪斜◎△～○AOILectureCCD攝影機各部參數定義：1.感光元件大小(SensorSize)：2.主要放大倍率(PMAG)：3.系統放大倍率：4.解析度：Linepairspermillimeter(Ip/mm)：5.PixelCount：6.F-NUMBER(f/#)：7.DEPTHOFFI

5、ELD：AOILectureCCD與影像視野參數關係圖CCD攝影機參數介紹AOILecture1.感光元件大小(SensorSize)：攝影機感光元件有效面積尺寸，通常以水平大小表示，這個參數在決定放大倍率所得的FOV是重要的，注意大部分類比式攝影機有4:3(H:V)的比例(aspectratio)。一般市售CCD感光元件有效面積尺寸示意圖。AOILectureAOILectureResolutionResolutionistheamountofobjectdetailreproducedbytheimagingsyst

6、em.TwoCCDcamerapixelsareneededforeachline-pairofresolution.Reproducingobjectcontrast isasimportantasreproducingobjectresolution.Notevenaperfectlydesigned andmanufacturedlenscanaccuratelyreproduceanobject’sdetailandcontrast.Line-Pair(lp/mm)=1/Spacing(mm)Line-Pai

7、r(lp)=2Pixels=cameraresolutionObjectRes(lp/mm)=PMAGxCameraRes(lp/mm)AOILectureContrast%Contrast=(Imax-Imin/Imax+Imin)x100AOILecture定義是感光元件大小和FOV的比例，此參數由鏡頭決定。例如：若選用1/2英吋之CCD鏡頭，若以光學放大倍率為一倍時，其真實之視野範圍即為高4.8mm，寬6.4mm。若以光學放大倍率為四倍時，其真實之視野範圍即為高1.2mm，寬1.6mm。FieldofView(FO

8、V)AOILecturef-number:theratioofthefocallengthofanopticalsystemtoitsclearaperture.Forexample,a50mmfocallengthlenssystemwithaclearapertureof25mmisf/2.f-number(f/