光电成像系统ppt课件.ppt

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1、光度学参数的定义和推算光电成像系统光电成像系统的基本组成框图其中光电成（摄）像器件是光电成像系统的核心1、光电成像器件的发展近年来，利用光电成像器件构成图像传感器进行光学图像处理与图像测量已成为现代光学仪器、现代测控技术的重要发展方向。它广泛应用于遥感、遥测技术、图形图像测量技术和监控工程等，成为现代科学技术的重要组成部分。0、光电成像概述什么叫成像？图像是由空间变化的光强信息所组成，图像传感器或探测器必须能感受空间不同位置的光强变化，这个过程叫成像。1934年研制出光电像管，应用于广播电视摄像。灵敏度相当低，需要不低于10000lx的照度。1947年超正析摄像管面世，使最低

2、照度降至2000lx。1954年灵敏度较高的摄像管投入市场。成本低，体积小，灵敏度和分辨率较高，但不适于高速和彩色。1、光电成像器件的发展1965年，氧化铅管成功代替正析摄像管，广泛应用。使彩色摄像机的发展产生了一个飞跃。1976年，灵敏度更高，成本更低的硒像管和硅靶管。1970年，美国贝尔实验室发表电荷耦合器件（CCD）原理，从此光电成像器件的发展进入了一个新的阶段——CCD固体摄像器件的发展阶段。光电成像涉及到一系列复杂的信号传递过程。有四个方面的问题需要研究：能量方面——物体、光学系统和接收器的光度学、辐射度学性质，解决能否探测到目标的问题成像特性——能分辨的光信号在空

3、间和时间方面的细致程度，对多光谱成像还包括它的光谱分辨率2、光电成像系统要研究的问题噪声方面——决定接收到的信号不稳定的程度或可靠性信息传递速率方面——成像特性、噪声信息传递问题，决定能被传递的信息量大小3、光电成像器件分类4、像管1）像管的工作原理直视型光电成像器件称为像管1物镜：将自然界图像成像到光阴极；2光阴极：利用外光电效应将光学图像转为电子图像;3电子透镜：对电子图像进行聚焦成像；4荧光屏：将电子图像转换为光学图像；5目镜：便于眼睛观察。2）变像管工作于非可见辐射：近红外、紫外、χ射线、γ射线光电阴极材料：Ag-O-Cs3）像管的特性与技术参数光谱响应特性：实际上是

4、光阴极的光谱响应特性，它决定了像管应用的光谱范围。增益：像管输出的图像亮度即与入射图像的照度有关，又取决于像管本身对辐射能量的变换与增强的能力。常用增益特性有亮度增益。放大率：定义为像物尺寸比。取决于光学成像系统放大率和电子成像系统放大率。畸变：类似于几何光学的概念，只不过电子光学系统的边缘放大率比近轴放大率高，所以一般只产生枕形畸变。分辨率：输出图像中肉眼可分辨的最高分辨率，以线对（空间频率）表示。目前常用MTF来评定成像器件的象质。此外，还有如等效背景照度等特性参数。4）像管的缺点像管可拓展人的视觉光谱范围和视觉灵敏度。甚至在完全没有光线的场合，也可以通过红外变像器观察到

5、很多的目标图像信息。但像管也是实时实地的图像观察模式，无法对图像进行存储和传输，也不能实现远程观察。传统光学技术也可以拓展人的视觉能力，但同样不能实现图像的存储和传输，传统光学摄像技术虽可以记录图像但不具备对图像的二次处理能力。5、真空型摄像管真空摄像管可将输入光学图像转变为便于传输的电子图像信号—视频信号，利用无线电或有线电子学的方法将电子信号进行远距离传送和图像重现，显像管等设备可将处理后的视频信号转换为输出光学图像。进行大屏幕显示，而且其亮度和对比度还可以调节。真空型摄像管的成像原理摄像过程是将两维空间分布的光学图像转换为一维时间变化的视频电信号。完成这一过程的器件就是

6、摄像管。具体的摄像过程：6、传统光电成像器件的缺陷1.不能永久保存图像真空管只能直播图像，不能进行视视剪辑，如公交监视系统。2.不具备对图像的二次处理能力只能在采集图像时对图像进行初步处理，无法利用计算机的强大计算功能进行软件算法处理；3、器件/设备体积庞大，功耗大，寿命有限；不利于产品轻型化、个性化，难以降低成本。一、固体摄像器件固体摄像器件，又称固体像探测器。（solidstateimagingsensor,SSIS）主要功能：把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息（可见光、红外辐射等），转换为按时序串行输出的电信号——视频信号。其视频信号能再现入射的光辐射图像。主要

7、分类：电荷耦合器件，CCD,噪声低；自扫描光电二极管阵列，SSPD,灵敏度和响应度好；电荷耦合光电二极管阵列，CCPD,兼具二者优点；电荷注入器件（ChargeInjectionDevice，CID）同电子束摄像管相比，优点：全固体化、体积小、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；基本不保留残像（电子束摄像管有15%-20%的残像），无像元烧伤、扭曲，不受电磁干扰；红外敏感性。SSPD光谱响应范围：0.25-1.1um；CCD可做成红外敏感型；CID：2-5um；像元的几何尺寸精度