第一章《光电图像处理》概述(2016)

光电系统设计的基本原则
光电系统应满足预定的功能要求，包括光信号的输入、转换、传输和输出等。
功能性原则
高效性原则
稳定性原则
可维护性原则
光电系统应具有较高的能量转换效率和信号传输质量，以减少能源浪费和信号失真。
光电系统应具有稳定的性能，能够适应不同的环境条件和工作状态，保证系统的可靠性和稳定性。
光电系统的设计应便于安装、调试、使用和维护，降低系统的生命周期成本。
利用光电系统的非接触、高精度测量等优点，实现工业自动化、环境监测等领域的高精度测量和控制系统。
传感领域
0
利用光电系统的无创、无痛等优点，实现医学影像、生物组织检测等领域的光学仪器和设备。
医疗领域
0
利用光电系统的光谱分析、荧光分析等技术，实现食品安全、环境保护等领域的高灵敏度检测系统。
检测领域
0
光电系统的应用领域
光电系统设计（第一章、绪论）
TITLE
演讲人姓名
Ⅰ
contents
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Ⅱ
绪论 光电基础知识 光电系统设计基础 光电系统的性能指标 光电系统的应用案例
点击添加正文
目录
绪论
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光电系统概述
光电系统的基本组成
光电系统通常包括光子发射器、光子探测器、光子传输通道和信号处理电路等部分。
光电材料与器件的分类
03
光电材料与器件的发展趋势
随着科技的发展，光电材料与器件在性能和集成度方面不断提升，未来将有更多的创新和应用。
01
光电材料分类
光电材料包括无机材料、有机材料和复合材料等类型。
02
光电器件分类
光电器件包括光电管、光电倍增管、光电二极管和光电晶体管等类型。

§1.1 光电成像技术的意义和作用
信息获取是信息传输、处理、显示和存储的 前提，是人类认识客观世界的首要步骤。人类感 知世界首先靠自己的感觉器官，眼睛具有对信息 并行处理功能，它所获得的信息占总获得信息量 的80%以上。 人眼固有的物理限制：
灵敏度的限制:
（E= 50-100 lx;E<0.1lx难看清)；
光电成像主体技术

红外热成像技术
微光成像技术：真空光电子成像技术的总称。它以光 子—光电子为景物图像的信息载体，基于器件的外光电 效应、电子倍增和电光转换等原理，对夜天微弱光或其
他非可见光照明下的景物，进行图像摄取、转换和增强， 最后显示为人眼可见的图像。

红外热成像技术：利用景物自身的红外辐射空间分布，
1929年－科勒(Koller)制成了第一个实用的光电发射体。研制 成功了红外变像管。相继出现了紫外变像管和X射线变像管， 使人类的视见光谱范围获得了更有成效的扩展。
1936年－格利胥(Gö rlich)研制出锑铯光阴极； 1955年－萨默(Sommer)研制出锑钾钠铯多碱光阴极。 1963年－西蒙(Simon)提出了负电子亲和势光阴极理论，伊万 思(Evans)等人研制成功了负电子亲和势镓砷光阴极。
对（1）式施加▽×运算，并应用基本关系式
2 E ( E ) E
再应用（2）、（3）式得
E 2 E 2 0 t
2
同理，磁场矢பைடு நூலகம்满足波动方程
B 2 B 2 0 t
2
要搞清楚电磁波如何传递图像信息，确定物空间和像空间
觉只能有条件的提供图像信息。

可以扩展人眼对微弱光图像的探测能力； 可以将超快速现象存储下来； 可以开拓人眼对不可见辐射的接收能力； 可以捕捉人眼无法分辨的细节；

密度半调影
光电子科学与工程学院
光电测控技术系 刘斌昺 2010年02月
图像的数字化输出
关于半调图像输出
几何半调影模板
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光电测控技术系 刘斌昺 2010年02月
图像的数字化输出
关于半调图像输出
几何半调影
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图像的数字化输出
光电子科学与工程学院
光电测控技术系 刘斌昺 2010年02月
图像的数字化输出
数字图像的打印
各种数字图像文件 设备无关位图
应用软件
API
操作系统
设备相关位图
打印机
图像数据帧
打印驱动
打印机要将图像进行抖动、颜色深度调整等处理后再将图 像送给打印机。
光电子科学与工程学院 光电测控技术系 刘斌昺 2010年02月
光电子科学与工程学院
光电测控技术系 刘斌昺 2010年02月
图像的数字化表达
数字图像的属性 1. 2. 3. 4. 5. 6. 图像类型：矢量图、位图 图像大小：宽度和高度 图像类型：黑白/二值、灰度、索引、增强色、真彩色 分量数目：1、3、4 颜色深度：8bits、16bits、24bits、32bits 颜色空间：RGB、YUV
每个象素用24bits/3bytes来描述
图像的数字化表达
32位色图像 每个象素用32bits/4bytes来描述 除去表征象素R、G、B颜色值的三个字节外，增加一个字节表示该象素 的透明度，称为“Alpha通道”。不是所有的图像文件都支持Alpha通道。
透明度的变化
常用图像文件格式举例
TIFF
第三章 图像数字化处理

光电信号的增强
光电信号的增强主要通过光电倍增管、 雪崩二极管等器件实现，这些器件可 以在放大信号的同时，进一步提高信 号的信噪比。
增强后的光电信号可以更好地满足后 续处理的需求，提高整个光电系统的 性能和可靠性。
03 光电信号的数字化处理
数字信号处理的基本概念
数字信号
将连续时间信号转换为离散时间信号的过程。
小波变换
将信号分解成不同频率的子信号，可以对信号进行多尺度分析。
04 光电信号的调制与解调
调制与解调的基本概念
调制
将低频信号转换为高频信号的过程， 以便传输或处理。
解调
将调制后的高频信号还原为低频信号 的过程。
模拟调制技术
AM（调幅）
通过改变载波的振幅传递信息。
FM（调频）
通过改变载波的频率传递信息。
微型化
利用人工智能和机器学习等技术，实现光 电信号处理的智能化和自主化。
随着微纳技术的发展，光电信号处理将朝 着微型化的方向发展，实现更小体积、更 低功耗的系统。
02 光电信号的采集与预处理
光电信号的采集
1
光电信号的采集是光电信号处理的第一步，其目 的是将光信号转换为电信号，以便后续处理。
2
常用的光电信号采集器件包括光电二极管、光电 晶体管、光电池等，它们能够将光信号转换为电 流或电压信号。
光电信号处理
利用电子学和信息处理技术对光电信号进行采集、传 输、转换、增强、分析和理解的过程。
光电信号处理的应用领域
光学通信
利用光电信号处理技术实现高速、大容量的信息 传输。
环境监测
利用光电信号处理技术实现对大气、水质等环境 参数的实时监测。
ABCD
生物医学成像