第6章 光电成像系统..
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光电成像的系统和方法我折腾了好久光电成像的系统和方法,总算找到点门道。
我一开始接触这个的时候,那真是瞎摸索。
就像在黑暗里走路,根本不知道方向。
我先大量地查阅资料,那些书本和论文是最开始我觉得得依靠的东西。
但是资料上记载的东西太理论化了,真到实际操作的时候感觉不是那么回事。
我开始搞这光电成像系统的时候,连系统有哪些基本组成部分我都不是特清楚。
我就知道大体上肯定有个成像元件,就像相机里的感光芯片一样。
我最先尝试的是,按照我觉得合理的顺序把那些光学元件组装起来,比如透镜这类的东西。
我当时想,这还不简单,把镜片对准光源然后通过一些电路连接成像元件不就得了。
结果却是成像特别模糊,而且色彩还原度极差。
后来我发现原来光路的校准是特别重要的一个环节,就好比盖房子打地基,光路要是歪的,整个成像就毁了。
我开始借助一些工具去校准光路,这个过程特别繁琐,要很仔细地去调整各个元件之间的角度。
就像玩那种很精细的拼图,差一点就不行。
在调整光电成像方法方面,最开始我尝试用固定的参数设置。
但是不同的环境下,比如光线暗一点或者亮一点,成像效果差别特别大。
后来我才明白这得根据实际情况动态地调整参数。
就像我们穿衣服,冬天得多穿点,夏天就得少穿点,按照光线的强弱和物体的特征等去调整帧率、曝光时间之类的参数。
我试过很多种组合参数的方式,有时候是碰运气似的一个一个试,这种可快把我累垮了。
而且有一次还因为频繁地更改参数把成像元件给弄坏了,重新弄了个元件,浪费了不少钱。
再说到光电成像系统里的信号处理部分,这可以说是非常复杂的一个环节。
我一开始根本就搞不懂那些数据转换和编码是怎么回事。
但是当我把它想象成翻译的过程就觉得稍微好理解一点了。
就像不同国家的语言之间要互相转换,光电信号要转换成人眼能看懂或者电脑能处理的图像信号也要经过这样的转换过程。
我开始加强对相关软件算法的学习,尝试不同的算法应用在这信号处理上。
有一些已经成熟沿用很久的算法一开始我觉得肯定好使,可是用在我的系统里,不是出现图像丢失信息就是有噪点。
光电成像系统[ 教学目的]1、掌握CCD勺结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学系统;2、了解微光像增强器件和纤维光学成像原理。
[ 教学重点与难点]重点:CCD勺结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学系统勺组成。
难点:CCD勺结构和工作原理、调制传递函数的分析。
成像转换过程有四个方面勺问题需要研究:能量方面——物体、光学系统和接收器勺光度学、辐射度学性质,解决能否探测到目标勺问题成像特性——能分辨勺光信号在空间和时间方面勺细致程度,对多光谱成像还包括它勺光谱分辨率噪声方面——决定接收到勺信号不稳定勺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,决定能被传递勺信息量大小)声声景 噪 声景 噪 声光电成像器件是光电成像系统的核心。
§ 1固体摄像器件固体摄像器件的功能: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一 —视频信号,而视频信号能再现入射的光辐射图像。
固体摄像器件主要有三大类:电荷耦合器件(Charge Coupled Device ,即 CCD 互补金属氧化物半导体图像传感器(即CMO E 电荷注入器件(Charge Injenction Device ,即 CID )一、电荷耦合摄像器件电荷耦合器件(CCD 特点) ------- 以电荷作为信号 CCD 勺基本功能一一电荷存储和电荷转移CCDT 作过程一一信号电荷的产生、存储、传输和检测的过程 1.电荷耦合器件的基本原理 (1)电荷存储构成CCD勺基本单元是MOS金属-氧化物-半导体)电容器电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态(2)电荷转移以三相表面沟道CCD为例表面沟道器件,即SCCD( Surface Channel CCD)——转移沟道在界面的CCD器件体内沟道(或埋沟道CCD即BCCD( Bulk or Buried Cha nn el CCD )——用离子注入方法改变转移沟道的结构,从而使势能极小值脱离界面而进入衬底内部,形成体内的转移沟道,避免了表面态的影响,使得该种器件的转移效率高达%以上,工作频率可高达100MHz且能做成大规模器件(3)电荷检测浮置扩散输出CCD输出信号的特点是:信号电压是在浮置电平基础上的负电压;每个电荷包的输出占有一定的时间长度T。