《光电成像原理与技术》教学大纲
光电成像原理与技术第一节
突破灵敏度的限制
光电成像原理与技术
Ch2（一）：什么是光电成像技术？ 距离选通三维计算成像技术
光电成像原理与技术
Ch2（一）：什么是光电成像技术？ 对于电磁场：Maxwell方程组得出结论： 距离选通三维计算成像技术 全部电磁波段都可以成像，像空间两点的距离大 于衍射极限，可分辨出其间的光强分布，也就构成图像 信息。 成像分辨力决定于：
光电成像原理与技术
Ch2（一）：什么是光电成像技术？ 2、光电成像技术本质：扩展人眼的视觉特性 距离选通三维计算成像技术 80%信息来自于视觉 距离选通三维计算成像应
人眼视觉的局限性： 距离 选通成像技 术展望 距离 选通三 维激光成像技 术 空间 时间 灵敏度 光谱 分辨力
光电成像原理与技术
光电成像原理与技术
Ch2（二）：光电成像技术沿革及应用 2、光电成像系统实现的途径及应用 微光（可见光）成像技术 白天应用：CCD，CMOS，各种特殊相机 天文相机：
最古老星系 行星相机
麒麟星座
光电成像原理与技术
Ch2（二）：光电成像技术沿革及应用 2、光电成像系统实现的途径及应用 微光（可见光）成像技术 白天应用：CCD，CMOS，各种特殊相机 高速摄影：
光电成像原理与技术
Ch2（二）：光电成像技术沿革及应用 2、光电成像系统实现的途径及应用 红外热成像技术 夜视应用：目标侦察、观瞄、导航、制导等军事应用 公安侦察、边海防、海上缉私等公安应用 FLIR公司
光电成像原理与技术
Ch2（二）：光电成像技术沿革及应用 2、光电成像系统实现的途径及应用 红外热成像技术 夜视应用：目标侦察、观瞄、导航、制导等军事应用 公安侦察、边海防、海上缉私等公安应用
光电成像原理与技术
光电成像原理与技术
第一章 绪论
1.1 关于光电成像技术
什么是光电成像技术
AN/AVS-9
AN/PVS-7D
什么是光电成像技术
AN/AVS-9
AN/PVS-7D
什么是光电成像技术
• 以光电子理论、半导体物理和光电转换技术为基础，通 过各类光电成像器件将景物三维的自然反射、辐射转 换 成完成二维景物图像的技术。
长波限：亚毫米波成像（THz波段），分辨率低 短波限：X射线（Roentgen射线） 射线（Gamma射线）
具有强穿透力 (宇宙射线难以在普通条件下成像) 光电成像电磁波谱范围：无线电超短波到射线 有效波谱：亚毫米波、红外辐射、可见光、紫外辐射、X射线、 射线
1.1 关于光电成像技术
1.1.2 光电成像技术的分类与应用 领域
作
用
距
离
热痕成像
远
可透过伪装和复杂背景
红外热成像应用领域
❖ 军事应用 ❖警用安防 ❖电力 ❖冶金 ❖石化 ❖制造业
在线过程监控
❖ 建筑检测 ❖食品检测 ❖ 消防救援、海上搜救 ❖ 科研研究、遥感监测 ❖ 动物研究与诊疗 ❖ 医疗诊断、运动康复
红外热成像应用领域
❖ 军事应用
红外热成像应用领域
❖ 警用安防
光电成像技术的本质－扩展人眼的视觉性能
❖ 视见光谱域的延伸(图像变换技术) ❖ 视见灵敏阈的扩展(图像增强技术) ❖ 视见响应时间的拓展 (图像记录、存储技术) ❖ 视见距离的延伸 (图像传输技术) ❖ 视见分辨力的提升(同时使用图像增强与视角放大，提升对比度)
视见光谱域的延伸——受到一定限制
d 0.61 nsin( )
小结
❖ 光电成像技术通过图像增强、变换、记录、存储、传输等技术 手 段，从视觉灵敏度上光谱响应范围上、时间上、空间上纷纷 拓展 了人眼视觉的局限，广泛应用于人类生活的各个领域。
《光电成像原理》第1章20100831定
§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；
1光电成像原理与技术-绪论
3、
4、
二、光电成像技术的应用 1、
二、光电成像技术的应用
2、应用
俄罗斯Yukon 2.5x50夜视枪瞄
www.yinglide.co m/yeshiyip_172.pageYuko 俄n罗夜斯视N枪H瞄-6K3x型50夜视 枪瞄准镜
2、
三、本课程研究的主要内容
1、在空间上扩大人类视觉机能的图像传输技 术；
2、在时间上扩大人类视觉能力的图像记录、 存储技术；
3、扩大人类视觉光谱响应范围的图像变换技 术；
4、扩大人类视觉灵敏机能的图像增强技术；
四、光电成像器件的分类
变像管像管直视源自光电成真空 成像 光 器件 电
像增强器（微 像器件
目标太小了看不清楚
（4）对视觉信号无记忆能力 看过但是不记得
为了扩展 人的视见 光谱范围、 视见灵敏 度及时空 的限制， 光电成像 技术应允 而生。
2、光电成像技术的发展历史
1873年，W.Smith发现了光电导现象。
1900年，普朗克提出了光的量子属性。
1916年，爱因斯坦完善了光与物质内部电子能态相互作用的 量子理论。
光管）
光电发射型摄
成
像管 （摄像管）
像
摄像管
器 件 固体
成像
光电导型摄 像管 （视像管）
电视型光
电成像器 件
器件
1929年，科勒制成了光电发射体，随后，成功研制了红外 变像管。 30年代，人类致力于电视技术的研究；
1970年，玻伊尔与Smith开拓出一种具有自扫描功能的电 荷耦合器件，从而使电视技术有质的飞跃。
光电成像原理与技术Chapter-固体成像器件成像原理及应用
2
V1 V1
t2 t3 t4 t1 t5 t6 t7 t8
2
势阱深度
1
2
1
V2
t t
（ a）
（a）
t6 t7 t8
t V1 t V1
（ b）
2 V2
势阱深度
1
V2
t1
t5
（b）
二相时钟的脉冲波形
2018/11/11
单时钟脉冲二相CCD (a)φ2断开，(b) φ2开通
8.2. CCD的结构与特性
2018/11/11
3
t t1
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 N-Si衬底
Al栅电极
10 SiO2 （a）
1 V 2 0 3 0 t t2 1 V 2 V 3 0
电势
（b）
（c）
1 V / 2 2 V 3 0
1 0 2 V 3 0
VG的大部分压降 Vs 落在半导体表面的空间电荷区上，只 有小部分落到SiO2上。 故而，该形成反型层的空间上没有电子，只有空的电子 势阱，也就是说表面还处在载流子耗尽状态，这种耗尽 层从表面一直延伸到半导体内深处，此状态为“深层耗 尽状态”。 －这实际上是MOS电容器处于热非平衡状态。
Vs深耗 Vs强反
2kT N a Vs ln e ni
xd max
2018/11/11
4 s 0 F eN A
1 2
稳态下的MOS电容器－强反型状态
一旦出现反型层， 耗尽层厚度xd达到最大值，且不随VG而变化。 表面出现强反型状态时对应外加偏压VG为阈值 电压（开启电压），常用Vth表示。 由于反型层中的电子实际上是被限制在表面附 近能量最低的一个狭窄区域，故称为反型层沟 道。 P 型半导体的表面反型层由电子构成，故称 N 型 沟道。
《光电成像原理与技术》教学大纲
《光电成像原理与技术》教学大纲课程编号：OPT04043英文名称：The Principle Of Photo-electronic Imaging and Technology学分：3 学时：48 (理论学时：48)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为光电信息科学与工程专业的专业教育必修课程。
通过本课程的学习，可以培养学生运用所学数理知识和方法认识和分析各种光电成像器件工作机理的能力和创新意识，提高学生对光电成像系统整体技术构成的认识，为他们走上工作岗位从事相关的工作奠定理论基础和技术基础。
通过对本学科新理论、新器件、新系统的认识，还可以使学生了解到本学科的最新发展动态和技术前沿。
本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主义精神和大国防意识。
课程主要介绍各类光电成像器件的基本工作原理和各种光电成像系统的结构以及相关的学科知识和技术。
课程的任务是使学生掌握光电成像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理，完成知识综合的教育和系统应用的教育。
课程强调应用所学习的基础理论和方法分析光电成像器件各环节的物理过程，理解和认识光电成像系统的结构、各子系统的作用，掌握光电成像技术的基本理论、思想方法和基本技术等。
二、教学内容及学时分配（48学时）第1章绪论（2学时）1.1.光电成像技术的产生及发展1.2.光电成像技术对视见光谱域和视见灵敏阈的延伸1.3.光电成像技术的应用范畴1.4.光电成像器件的分类1.5.光电成像器件的特性第2章人眼的视觉特性与图像探测（2学时）2.1.人眼的视觉特性与模型2.2.图像探测理论与图像探测方程2.3.约翰逊准则第3章辐射源与典型景物辐射（2学时）3.1.辐射度量及光度量3.2.朗伯辐射体及其辐射特性3.3.黑体辐射定律3.4.辐射源及其特性第4章辐射在大气中的传输（2学时）4.1 大气的构成4.2 大气消光及大气窗口4.3大气吸收和散射的计算4.4大气消光对光电成像系统性能的影响第5章直视型电真空成像物理（8学时）5.1.像管成像的物理过程5.2.像管的类型与结构5.3.图像的光电转换5.4.电子图像的成像5.5.电子图像的发光显示5.6.光学图像的传像与电子图像的倍增第6章直视型电真空成像系统与特性分析（4学时）6.1.微光夜视系统的结构与特点6.2.直视型微光成像系统的总体设计6.3.主动红外夜视系统的结构与特点6.4.夜视系统的作用距离第7章电视型电真空成像物理（4学时）7.1.电视摄像的基本原理7.2.光电导型摄像器件7.3.光电发射型摄像器件7.4.摄像管的主要性能参数7.5.热释电摄像器件第8章固体成像器件（CCD和CMOS）原理及应用（8学时）D的物理基础D的结构与工作原理D成像原理与性能参数8.4.增强型CCD及其工作原理D的TDI工作方式D的应用8.7.CMOS成像器件及其应用第9章电视型光电成像系统分析（2学时）9.1.电视系统的组成与工作原理9.2.电视信号的发送与接收9.3.实用微光电视系统第10章红外热成像器件成像物理（8学时）10.1.红外探测器的分类10.2.红外探测器的工作条件与性能参数10.3.光电导型红外探测器10.4.光伏型红外探测器10.5.红外焦平面阵列探测器10.6.非制冷红外焦平面阵列探测器10.7.量子阱红外探测器第11章红外热成像系统及其分析（6学时）11.1.热成像系统的分类与基本参数11.2.光机扫描系统11.3.制冷器工作原理与分类11.4.热成像系统视频信号的处理与显示11.5.热成像系统的性能模型与作用距离11.6.热成像系统的总体设计的基本考虑三、考核与成绩评定本课程以课堂教学为主，平时成绩占总成绩的30%（平时考核10％＋课外作业20％）。
光电成像原理与技术课程设计
2013-2014第（2）学期理学院实践教学成绩评定表2013-2014第（2）学期理学院实践教学任务书随着科学技术的发展以与CCD器件的广泛应用，工业生产、国防、安防以与日常生活中高速高清CCD的需求越来越广泛。
传统CCD相机像素低、帧频慢，在速度和清晰度方面有很大的缺陷，无法满足越来越高的使用需求，而高速高清CCD在图像清晰度和帧频速度都有突出的优势，为CCD相机注入了新的发展活力。
最近世界各国在高速CCD相机研发领域投入大量的精力并取得了大量的成果，开展高帧频大面阵CCD相机的研制工作具有重要意义。
本文首先对柯达公司生产的逐行转移面阵CCD传感器KAI-01050做了简单的介绍，基于逐行转移CCD的工作原理、电荷转移方式的研究，设计了高速高清CCD系统的一种结构。
本文通过对这些关键技术的研究，完成了高速高清CCD系统的设计工作。
关键词：高速摄像，高清CCD第一章绪论 (1)第二章高速高清CCD系统介绍 (3)2.1 CCD成像原理 (3)2.2 KAI_01050探测器介绍 (5)第三章高速高清CCD系统的组成 (7)3.1 光学系统设计 (7)3.2 电路系统设计 (8)第四章结果分析 (9)参考文献 (10)第一章绪论电荷耦合器件(CCD)属于半导体器件，是一种图像传感器，能够把视场内的光学图像转化为电荷并存储在相应的像素中，然后通过读出电路将存储的像元电荷读出，并用外围电路中的模数转换模块转换为数字信号。
一个完整的CCD阵列是由一系列的微小光敏物质(像素)组成。
CCD图像传感器上拥有的像素数量越多，能够提供的画面清晰度也就越高。
CCD器件自1969年在贝尔实验室诞生以来，随着半导体技术的发展，CCD技术也随之得到迅速发展，从当时简单的8像元移位寄存器，到现在已具有数百万、上千万乃至上亿像元。
CCD的像元尺寸已经减小到2um以下，在缩小像元尺寸的同时，通过背面光照技术等，使饱和电压和灵敏度也得到提高，在暗电流、读出噪声抑制、抗光晕转移效率等方面也得到了极大的改善。
光电成像原理与技术教学大纲
《光电成像原理与技术》课程教学大纲课程代码：090642001课程英文名称：The Principle Of Photo-electronic Imaging and Technology课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：光电信息科学与工程大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是光电信息科学与工程专业的专业选修课。
本课程是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。
通过本课程的学习，可以培养学生运用所学数理知识和方法认识和分析各种光电成像器件工作机理的能力和创新意识，提高学生对光电成像系统整体技术构成的认识，为他们走上工作岗位从事相关工作奠定基础。
通过对本学科新理论、新器件、新系统的介绍，还可以使学生了解本学科的最新发展动态和技术前沿，为将来从事相关领域的研究或工作奠定基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1．通过本科程的学习，使学生掌握光电成像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理，并在此基础上掌握光电成像系统的结构以及相关的学科和技术。
2．通过本科程的学习，培养学生应用所学习的基础理论和方法，分析光电成像器件各环节的物理过程，理解和认识光电成像系统的结构、各子系统的作用，掌握光电成像技术的基本理论和思想方法等，逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力。
（三）实施说明这个教学大纲是根据光电信息科学与工程专业的特点和学科内容要求而编写的，在执行本大纲时应注意以下几点：1. 在授课过程中要由易到难，循序渐进。
重点是物理概念和物理模型的讲解，其次是数学理论与方法的具体应用；2. 可根据实际情况安排各部分的学时，后面的课时分配表仅供参考；3. 对大纲中内容不相关部分可自行安排讲授顺序。
（四）对先修课的要求本课的先修课程：《光电子学》（五）对习题课、实验环节的要求各章内容学习结束后，根据教材内容选择习题，布置习题作业，根据习题的完成质量，随堂讲解各章重点习题，期末总复习全面讲解。
光电成像原理与技术教学大纲-北京理工大学
《光电成像系统实践》教学大纲课程编号：OPT04042英文名称：Practice of Photo-electronic imaging System学分：3 学时：3周先修课程：应用光学，光电成像原理与技术，精密机械基础等一、目的与任务本环节为电子科学与技术专业（光电子方向）实践教学必修环节，安排在第7学期进行。
本教学实践环节旨在通过对典型光电成像系统结构的认识和设计，进一步巩固、加深学生对光电成像系统的构成、各技术环节的作用和工作原理的认识和理解，明确系统总体性能与各部分参数的关系，使学生掌握光电成像系统的总体设计的思路、步骤和关键环节部件选配方法等。
通过本实践教学环节，可达到提高学生动手能力和在实际工作中独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，增强学生对科学性、合理性、经济性、可行性、可靠性、可维护性等工程概念的理解，以及提高学生解决实际工程问题水平的目的。
本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主义精神和大国防意识。
二、教学内容及学时分配（3周）课程设计题目分类：设计1直视微光成像（观瞄）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计2电视型微光成像（如车载夜视仪、星光级电视瞄具）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、摄像系统、信号传递方式及显示系统的选型等）；设计3主动照明微光／红外成像（如车牌抓拍系统、闯红灯违章记录系统、车号识别系统、露天场景全天候监视系统、水下成像系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计4医用内窥镜电视成像（如胃镜系统、工业内窥镜）系统设计（关键部件选型应包括：专用镜头、光源、传光系统、支撑机构、信号传递方式、显示方式与显示系统等）；设计5 高速工业在线视频检测成像（如钢丝直径在线检测、路面瑕疵或不平整度检测系统、轨道参数测量系统、印刷品质量检测系统、电路板故障检测系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、摄像系统、信号传递方式、信息记录或显示系统的选型及图像处理方案等）；设计6 特种光电成像系统设计（选择光子计数探测系统、火星车立体视觉系统、紫外指纹搜索系统、门禁体温自动探测系统、高炉炉膛测温成像系统、舰载红外警戒系统、多光谱成像系统或其他新用途、新型成像系统。
光电成像原理与技术第二章人眼的视觉特性与图像探测
光电成像原理与技术第二章人眼的视觉特性与图像探测下午9时21分各种光电成像系统或器件都是人类用以改善和扩展视觉性能的辅助工具，人类的眼睛借助这些辅助工具获得人眼不能直接得到的图像信息。
下午9时21分2第二章人眼的视觉特性与图像探测§2.1人眼的视觉特性与模型1.人眼的构造下午9时21分3第二章人眼的视觉特性与图像探测人眼的主要组成部分：①由角膜、虹膜、晶状体、睫状体和玻璃体组成的光学系统；②构成人眼视觉关键部分的视网膜—敏感和信号处理部分，带有盲点和黄斑；③信号传输和显示系统的视神经和大脑。
复杂多层网格结构的视网膜：与玻璃体相接触的部分，是神经细胞层，神经的末端是神经细胞(细胞元)。
光线经光学系统进入视网膜，视网膜中的感光细胞吸收光并发生化学分解作用引起视觉刺激，视觉刺激以电信号形式传输至大脑产生视觉。
下午9时21分光电成像原理第二章人眼的视觉特性与图像探测视网膜的神经细胞：①锥状细胞，具有高分辨力和颜色分辨能力；②杆状细胞：视觉灵敏度比锥状细胞高几千倍，但不能分辨颜色。
盲点和黄斑：①盲点部分没有感光细胞，是不感光的盲区，盲区是视网膜上不起视觉作用的区域；②黄斑中心凹处完全没有杆状细胞，具有最高的视觉分辨力，黄斑有问题，则视力也有问题。
2.人眼的视觉特性(a)视觉的适应人眼视觉响应随着外界视场亮度的变化可分三类:下午9时21分5第二章人眼的视觉特性与图像探测明视觉响应：人眼适应大于或等于3cd/m2的视场亮度时，视觉由锥状细胞起作用。
暗视觉响应：人眼适应小于或等于3某10-5cd/m2的视场亮度时，视觉由杆状细胞起作用。
(夜间的灰白)中介视觉响应：视场亮度介于明、暗视觉响应之间时,视觉响应逐渐由锥状细胞转向杆状细胞起作用。
当视场亮度发生突变时，人眼的适应主要包括明暗适应和色彩适应。
下午9时21分6第二章人眼的视觉特性与图像探测适应过程的调节分两方面：①人眼的明暗视觉适应：在2~8mm之间自动调节瞳孔的大小，改变进入人眼的光通量。
《光电成像原理与技术实验》
《光电成像原理与技术实验》光电成像是一种利用光电传感器对被测物体进行成像的技术，它在现代科学研究、医学影像、安防监控等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过构建一个简单的光电成像装置，让学生们了解光电成像的基本原理和技术。
实验所需材料：1.光电传感器2.宽频带光源3.实验台4.透镜5.测距尺6.直流电源7.调整器件实验步骤：1.将光电传感器固定在实验台上，并将其连接到直流电源，调整合适的电压和电流。
2.将宽频带光源固定在一定距离内的透镜前，调整透镜到合适的位置，以使光线聚焦到光电传感器上。
3.使用测距尺测量透镜和光源之间的距离，并记录下来，同时记录下透镜的焦距。
4.调整器件，使得光线可以聚焦到光电传感器上。
5.根据光电传感器捕获到的信号，进行成像分析。
实验原理：光电成像的原理基于光电效应，即光线照射到物体上时，会激发物体表面的电子从价带跃迁到导带中，形成电子空穴对。
光电传感器利用这种光电效应，将光线转化为电信号。
透镜的作用是将光线聚焦到光电传感器上，从而实现物体的成像。
透镜的焦距决定了光线的聚焦程度，影响到成像的清晰度和准确度。
实验注意事项：1.实验过程中需要小心操作，切勿触碰光电传感器和透镜，以免损坏。
2.使用适当的电压和电流，以保证光电传感器的正常工作。
3.调整器件时，要仔细观察光线落在传感器上的位置和亮度，以便进行准确的成像分析。
实验结果：经过实验，我们可以通过光电传感器捕获到物体的图像，并对其进行分析。
透镜的焦距决定了成像的清晰度和准确度，而光电传感器的灵敏度决定了成像的亮度和细节捕捉能力。
通过调整器件，我们可以使光线聚焦到传感器上，实现不同距离和角度的成像。
总结：光电成像原理与技术实验通过构建一个简单的光电成像装置，让学生们了解光电成像的基本原理和技术。
实验中，我们通过透镜将光线聚焦到光电传感器上，实现了物体的成像，通过分析光电传感器捕获到的信号，得到了物体的图像。
这个实验可以帮助学生们更好地理解光电成像的原理和应用，并培养他们的实验操作和数据分析能力。
光电成像原理与技术 第八章 电视型光电成像系统与特性分析 PDF
下午3时41分光电成像原理 1 下午3时41分光电成像原理 2 §§8 8电视型光电成像系统与特性分析完整的电视型光电成像器件应包含基本模块和附加模块两大部分。
其中基本模块包括摄像机、发送系统、接收系统和显示器等附加模块包括视频记录、视频处理等。
基本工作原理①接收端用摄像机拍摄外界景物由摄像成像器件的光电转换作用将景物图像信息按一定规律变换成相应的电信号并经处理后通过无线电或有线信道传送出去②接收端通过接收机接收视频信号由显示装置的电光转换作用将视频信号按对应的空间关系重现原始景物图像。
微光像增强技术电视技术微光电视技术。
下午3时41分光电成像原理 3 电视系统的组成开路电视系统电视系统借助发射端与接收端的天线传送全电视信号高频电磁波。
用于广播电视和军用微光电视系统。
闭路电视系统电视系统直接用电缆或光缆作为视频通道来传送视频信号。
军用微光电视多采用此类系统该系统设备简单、经济可靠、调整使用方便保密性好。
§§8.18.1 电视系统的组成与工作原理下午3时41分光电成像原理 4一、黑白图像的传送原理 1. 图像的分解电视图像是二维平面图像由像素组成。
黑白电视传输的图像是只有亮度差异的像素集合可表示为空间和时间的函数画面像素数目越多则电视图像越逼真但是像素数的增加受人眼分辨力以及视频制式等因素的限制。
由前面的知识基本工作原理可知被传送的图像分解成许多像素并将其同时转变成电信号再由信号通道传送到接收端在屏幕上转换成光信号重现原始景物图像。
§§8.18.1 电视系统的组成与工作原理 Lfxyt下午3时41分光电成像原理 5实际传送图像信号视频信号是每个像素在电子束扫描后形成的时间序列脉冲因此是按时间顺序传送的即把传送的图像上个像素的亮度按一定顺序转变成电信号然后依次发送相当于各像素的亮度变换成以时间为单变量的函数接收端显示屏上按同样的顺序将各个电信号转换为相应位置上的光信号重现原始景物图像。
《光电检测原理与技术》教学大纲
《光电检测原理与技术》教学⼤纲《光电检测原理与技术》课程教学⼤纲课程代码：090641005课程英⽂名称：Photo-electric Detection Principle and Technology课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适⽤专业：光电信息科学与⼯程专业⼤纲编写（修订）时间：2017.10⼀、⼤纲使⽤说明（⼀）课程的地位及教学⽬标《光电检测原理与技术》是光电信息科学与⼯程专业光电⼦技术⽅向的⼀门专业学位课，主要讲授光电检测技术的基本原理、基本技术及其应⽤。
它是进⼀步学习后继课程、毕业设计的基础。
本课程在教学内容⽅⾯除基本知识、基本理论和基本⽅法的教学外，还培养学⽣的设计思维和设计能⼒。
通过本课程的学习，学⽣将达到以下要求：1. 了解光电检测器件、热电检测器件、发光与耦合器件、光电成像器件等光电、电光器件的⼯作原理并正确地选择与使⽤这些器件；2. 掌握基本的光电检测原理及光电信号变换检测技术；3. 了解光电检测技术的典型应⽤；4. 具有⼀定设计相应的光电检测⽅法的能⼒；5. 了解光电检测原理与技术的新发展。
（⼆）知识、能⼒及技能⽅⾯的基本要求1. 基本知识：掌握光电检测的⼀般知识，包括各类光电、电光器件的⼯作原理、基本特性。
光电检测的基本原理。
2. 基本理论和⽅法：掌握光电检测的基本原理与技术，重点掌握时变光信号的直接检测及调制检测的原理与⽅法；简单光学⽬标的形、位检测及复杂光学图像扫描的原理与⽅法；⼏何变换与物理变换的光电检测⽅法；光电编码器与莫尔条纹的⼯作原理等。
3. 基本技能：掌握缓变光信号检测电路的设计；掌握交变光信号检测电路的设计；了解光电检测电路的频率特性；掌握检测电路的噪声等效处理⽅法；了解前置放⼤器的低噪声设计；了解检测器件和放⼤电路的连接，从⽽具有⼀定设计相应的光电检测⽅法的能⼒。
（三）实施说明1．教学⽅法：课堂讲授中要重点加强对基本概念、基本理论与⽅法、光电检测技术、⽅法的讲解；采⽤启发式教学，培养学⽣思考问题、分析问题和解决问题的能⼒；引导和⿎励学⽣通过⾃学和实践获取知识，培养学⽣的⾃学能⼒；增加讨论课，调动学⽣学习的主观能动性；注意培养学⽣灵活应⽤光电检测原理的能⼒。
《光电成像技术》课程教学大纲
《光电成像技术》课程教学大纲课程代码：0807708013课程名称：光电成像技术英文名称：Optical imaging technology学分：2 总学时：32讲课学时：32 实验学时：0上机学时：0 课外学时：32适用对象：光电信息、通信工程、电子信息专业及计算机通信专业的本科生先修课程：工程光学、信息光学、模拟电子技术、数字电子技术学生自主学习时数建议：32学时一、课程性质、目的和任务《光电成像技术》是光电信息科学与工程专业的一门的专业选修课课。
本课程将介绍以CCD和CMOS图像传感器为核心器件的光电成像系统的基本原理、技术、性能和应用领域。
通过本课程的教学使学生掌握光电成像技术的基本理论、光电成像系统进行分析和设计的基本方法，培养学生分析问的题和解决问题的能力。
二、教学基本要求了解光电成像技术的发展脉络，了解光源、人眼的视觉特性，理解图像显示器件，掌握光电成像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理，掌握各种光电成像系统的结构，并会运用各子系统进行相应的设计。
三、教学内容第一章绪论1、教学内容（1）光电成像技术的产生及发展（2）光电成像技术的应用范畴（3）光电成像器件的分类（4）光电成像器件的特性（5）人眼的视觉特性2、重点和难点（1）重点：光电成像器件的特性，人眼的视觉特性（2）难点：人眼的视觉特性第二章辐射源及光源1、教学内容（1）光辐射的度量及物体热辐射（2）半导体对光的吸收（3）光电效应（4）光电成像器件的特性（5）自然光源（6）半导体发光二极管（LED）光源（7）图像传感器应用系统中光源和照度的匹配2、重点和难点（1）重点：光辐射，光电成像器件的特性（2）难点：图像传感器应用系统中光源和照度的匹配第三章图像扫描与图像显示技术1、教学内容（1）图像解析原理（2）图像的显示（3）图像显示器的分类（4）典型图像显示器（5）图像的格式2、重点和难点（1）重点：图像解析原理（2）难点：图像像素点、显示器、人的视觉与图像格式的关系第四章电荷耦合摄像器件的基本工作原理1、教学内容（1）电荷存储（2）CCD的电极结构（3）电荷耦合（4）电荷的注入和检测（5）CCD的电荷转移过程（6）CCD的特性参数2、重点和难点（1）重点：CCD的特性参数（2）难点：CCD的特性参数与实际应用之间的关系第五章典型线阵CCD图像传感器1、教学内容（1）典型单沟道线阵CCD（2）TCD1209D器件及其应用2、重点和难点（1）重点：理解TCD1209D器件的特性（2）难点：TCD1209D设计电路第六章典型面阵CCD1、教学内容（1）DL32型面阵CCD（2）面阵CCD摄像器件的特性（3）摄像机（4）CCD彩色摄像机2、重点和难点（1）重点：面阵CCD的特性及其工作过程（2）难点：理解摄像机与成像之间的关系第七章CMOS图像传感器1、教学内容（1）MOS场效应管（2）CMOS成像器件的原理结构（3）CMOS图像传感器的性能指标（4）典型CMOS图像传感器（5）CMOS摄像机2、重点和难点（1）重点：CMOS图像传感器的工作原理与性能指标（2）难点：理解和应用CMOS图像传感器第八章视频信号处理与计算机1、教学内容（1）CCD视频信号的二值化处理（2）CCD视频信号的量化处理（3）线阵CCD输出信号的数据采集与计算机接口（4）面阵CCD的数据采集与计算机2、重点和难点（1）重点：CCD视频信号的处理（2）难点：如何应用计算机采集视频信号第九章图像传感器的光学成像1、教学内容（1）光学成像系统的基本计算公式（2）光学元件的成像特性（3）光学成像系统中的光阑（4）常用光电图像转换系统的成像特性2、重点和难点（1）重点：理解光学成像系统的工作过程（2）难点：光、电、图像、显示与视觉特性的综合第十章图像传感器的典型应用1、教学内容（1）图像传感器用于一维尺寸的测量（2）线阵CCD图像传感器用于二维位置的测量（3）图像传感器在内窥镜摄像系统中的应用（4）CCD在BGA管脚三维尺寸测量中的应用2、重点和难点（1）重点：理解图像传感器的应用（2）难点：启发学生创设新的应用领域四、实践环节设计（黑体，小4号字）无五、课外习题及课程讨论（黑体，小4号字）本课程的课外习题主要为教材课后习题。
光电成像原理与技术第一章绪论
光电成像原理与技术第一章绪论光电成像是利用光学和电子学原理，通过将光信号转换为电信号，实现对图像的捕获、处理和显示的技术。
光电成像技术广泛应用于军事、安防、医学、工业检测等领域，具有重要的应用价值。
本章将对光电成像的原理和技术进行绪论性的介绍。
1.1光电成像技术发展历程光电成像技术的发展始于20世纪初的平面摄影，经过多年的研究和进步，逐渐演变为现代的数字摄影和光电成像技术。
20世纪60年代，CCD（Charge Coupled Device）影像传感器的发明标志着光电成像技术的重大飞跃。
随着CCD技术的不断发展和改进，光电成像技术也得到了广泛应用。
1.2光电成像原理光电成像的基本原理是将光信号转换为电信号。
当光线照射到物体上时，被照射的物体会吸收或反射部分光线，这些光线进入成像系统的镜头中，在镜头的作用下，光线被聚焦到光电传感器上。
光电传感器是光电成像系统的核心部件，一般采用CCD或CMOS技术。
光线在光电传感器上产生光电效应，将光信号转换为电信号。
这些电信号经过放大、滤波、数字化等处理后，最终形成一个数字图像。
光电传感器的性能是衡量光电成像技术性能的关键指标之一1.3光电成像技术的应用光电成像技术具有广泛的应用领域。
在军事方面，光电成像技术被广泛应用于导弹导航、夜视设备、侦察和监视等领域，提供了重要的战场情报支持。
在安防领域，光电成像技术被用于视频监控系统，实时捕捉和追踪安全隐患。
在医学方面，光电成像技术被应用于内窥镜、CT、MRI等医学影像设备中，帮助医生进行诊断和治疗。
在工业检测中，光电成像技术被用于制造业的产品检测和质量控制等领域。
1.4光电成像技术的发展趋势随着科技的不断进步，光电成像技术也在不断发展和改进。
一方面，光电传感器的性能不断提高，像元数量增加，动态范围扩大，噪声减少，使得图像的质量得到了显著提高。
另一方面，数字信号处理技术的发展，使得光电成像系统的功能更加强大，处理速度更加快速。
《光电成像原理与技术实验》
《光电成像原理与技术实验》课程代码：课程名称：光电成像原理与技术实验学分：1.5 学时：24先修课程：《光电成像原理与技术》一、目的与任务本课程是一门广泛涉及光电成像原理、光电成像器件与系统、光电成像信息处理技术的综合性实验课程，为电子科学与技术（光电子方向）专业本科必修课。
也可供其它专业本科生、研究生选修。
本课程从电子科学与技术专业指导性教学计划的基本要求出发，通过对学生在实验方法和实验技能两方面的训练，使学生加深对所学课程——“光电成像原理与技术”教学内容的理解并能融会贯通，了解本学科的最新发展动态和技术前沿。
通过本实验使学生掌握光电成像器件主要特性的测试原理、测试方法；成像系统性能测试技术；红外热成像系统性能测试技术；了解显微成像实验技术、立体成像和医疗影像系统的原理与技术。
二、教学内容及学时分配本课程主要包括以下实验：1.光电阴极灵敏度测试实验（3学时）2.亮度增益测试实验（3学时）3.等效背景照度测试实验（3学时）4.放大率和畸变的测试实验（3学时）5.极限分辨力的测试实验（3学时）6.成像器件传递函数性能测试实验（3学时）7.直视型微光成像系统性能测试实验（3学时）8.红外热成像测温技术实验（3学时）三、考核与成绩评定1.课程成绩由平时考核成绩和实验报告成绩2部分组成；2.平时考核成绩：完成实验预习报告、出勤情况与实验动手能力为平时考核成绩内容，平时考核成绩占课程成绩的20%；3.实验报告成绩：实验报告成绩占课程成绩的80%。
四、大纲说明1. 本大纲是根据我校电子科学与技术（光电子）、光电信息科学与工程、光电信息工程专业培养计划及其知识结构要求，并适当考虑专业特色而制定的。
2. 在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容进行适当的调整和删节。
3. 本大纲适合光电类相关专业。
五、教材、参考书教材：[1] 王仲春, 刘榴娣, 钟堰利. 光电信息实验技术[M]. 北京：兵器工业出版社，1999.参考书：[1] 白廷柱, 金伟其. 光电成像原理与技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2006.编写教师：王霞责任教授签字：教学院长签字：《The Experiments of Optoelectronic Imaging Theory and Technology》Course Code:Course Name: The Experiments of Optoelectronic Imaging Theory and TechnologyClass Hour: 24Credit: 1.5Course DescriptionThe objective of this course is to familiarize students with the experiment method and skill of analyzing an imaging device or system. Students will be able to use the knowledge studied in the course, Principle and Technology of Photoelectric Imaging, design the testing scheme of a given imaging device or system.The main topics of this course are the testing principle and method of the characteristics of the optoelectronic device, low-light-level imaging system and infrared imaging system. If time permits, I will give a brief introduction to microscope imaging and stereoscopic imaging measurement technology. Testing methods of the characteristics of an imaging device or system are very important, not only for the designer, but also for the consumer. One of the goals of the course is to train the students to apply these techniques to analyze imaging problems.。
光电成像原理与技术第一节
欢迎来到光电成像原理与技术的第一讲。在这个系列中，我们将探讨光电成 像的定义和作用，基本原理和技术分类，应用领域，未来趋势以及挑战。让 我们开始吧！
光电成像的定义和作用
1 定义
2 作用
光电成像是利用光电探测器接收物体反射 或发射的光线，并将其转换为电信号，形 成图像的技术。
如超分辨、宽视角、3D成像等。
到成像光线不足、光照不均等问题。
总结和回顾
知识点
我们学习了光电成像的基本原理、技术分类、应 用领域、发展趋势、挑战和未来展望。
重要性
光电成像作为一种先进的检测技术，已广泛应用 在医学、安防、军事等领域，对提高生命健康和 保障社会安全起到了重要作用。
安防监控
摄像头、人脸识别系统、车辆识别系统、智 能物流等。
电视广播
数字电视、高清电视、超高清电视等。
光电成像的发展趋势
分辨率更高
高像素、高清晰度。
感知更全面
多频段、全波段、多通道。
处理更快速
大数据、深度学习、云计算。
光电成像技术的挑战和未来展望
1
展望
2
未来发展趋势是信息化、自动化、智 能化方向。也不断探索新的成像技术，
光电成像技术可以实现照相、电视、夜视、 红外成像、医学诊断、卫星拍照等众多领 域。
光电成像的基本原理
图像采集
光被透过光圈并打在成像器件上，就能产生电 信号。不同成像器件对光线的敏感程度不同。
图像处理
经过采集成像设备采集的图像，会被传输给图 像处理器进行图像去噪、压缩、锐化、增强等 处理。
图像输出
图像处理之后，输出到显示设备，如液晶显示 器，以便观察和分析，或者用于其他应用。
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《光电成像原理与技术A》教学大纲
课程编号：××××××
英文名称：Principle and Technology of Photoelectric Imaging
学分：3.5 学时：56 (理论学时：56)
先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学
一、目的与任务
本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。
本课程的学习可以培养学生运用所学数理知识和方法认识和分析各种光电成像器件工作机理的能力和创新意识，提高学生对光电成像系统整体技术构成的认识，为他们走上工作岗位从事相关工作奠定基础。
通过对本学科新理论、新器件、新系统的介绍，还可以使学生了解本学科的最新发展动态和技术前沿。
本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主义精神和大国防意识。
课程主要介绍各类光电成像器件的基本工作原理和各种光电成像系统的结构以及相关的学科和技术。
课程的任务是使学生掌握光电成像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理，完成知识综合的教育和系统应用的教育。
课程强调应用所学习的基础理论和方法分析光电成像器件各环节的物理过程，理解和认识光电成像系统的结构、各子系统的作用，掌握光电成像技术的基本理论和思想方法等。
二、教学内容及学时分配（56学时）
第1章绪论（2学时）
1.1.光电成像技术的产生及发展
1.2.光电成像技术对视见光谱域和视见灵敏阈的延伸
1.3.光电成像技术的应用范畴
1.4.光电成像技术的四个领域
1.5.光电成像器件的分类
1.6.光电成像器件的特性
第2章人眼的视觉特性与图像探测（3学时）
2.1.人眼的视觉特性与模型
2.2.图像探测理论与图像探测方程
2.3.约翰逊准则
第3章辐射源与典型景物辐射（1学时）
3.1.典型辐射源及其特性
第4章辐射在大气中的传输（3学时）
4.1 大气的构成
4.2 大气消光及大气窗口
4.3大气吸收和散射的计算
4.4大气消光对光电成像系统性能的影响
第5章直视型电真空成像器件成像物理（9学时）
5.1.像管成像的物理过程
5.2.像管的类型与结构
5.3.图像的光电转换
5.4.电子图像的成像
5.5.电子图像的发光显示
5.6.光学图像的传像与电子图像的倍增
第6章直视型电真空成像系统的结构与特性分析（6学时）
6.1.微光夜视系统的结构与特点
6.2.直视型微光成像系统的总体设计
6.3.主动红外夜视系统的结构与特点
6.4.夜视系统的作用距离
第7章电视型电真空成像器件成像物理（5学时）
7.1.电视摄像的基本原理
7.2.光电导型摄像器件
7.3.光电发射型摄像器件
7.4.热释电摄像器件
第8章固体成像器件（CCD和CMOS）成像原理及应用（9学时）
D的物理基础
D的结构与工作原理
D成像原理与性能参数
8.4.微光电荷耦合成像器件
D的TDI工作方式
D的应用
8.7.CMOS成像器件与应用
第9章电视型成像系统的结构与特性分析（6学时）
9.1.电视系统的组成与工作原理
9.2.电视信号的发送与接收
9.3.实用微光电视系统
9.4.微光电视系统的视距估算
9.5.成像光子计数探测系统
9.6.光谱成像技术及应用
第10章红外热成像器件成像物理（8学时）
10.1.红外探测器的分类
10.2.红外探测器的工作条件与性能参数
10.3.光电导型红外探测器
10.4.光伏型红外探测器
10.5.红外焦平面阵列探测器
10.6.非制冷红外焦平面阵列探测器
10.7.量子阱红外探测器
第11章红外热成像系统的结构与特性分析（4学时）
11.1.热成像系统类型与基本参数
11.2.光机扫描系统
11.3.制冷器工作原理与分类
11.4.视频信号的处理与显示
11.5.热成像系统的性能模型与作用距离
11.6.热成像系统的实验室评价
11.7.热成像系统的总体设计的基本考虑
三、考核与成绩评定
本课程以课堂教学为主，平时成绩占总成绩的30%（平时考核10％＋课外作业20％）。
期末考核采用闭卷考试方式，成绩占总成绩的70%。
成绩评定按百分制计，六十分为及格。
四、大纲说明
1. 本大纲是根据我校电子科学与技术（光电子）、光电信息科学与工程、光电信息工程专业培养计划及其知识结构要求，并适当考虑专业特色而制定的。
《光电成像原理与技术实验》为与本课程部分内容配套的实验课程，故本课程不再安排实验学时。
2. 在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容进行适当的调整和删节。
3. 本大纲适合光电类相关专业。
五、教科书、参考书
教科书：
白廷柱，金伟其编著．光电成像原理与技术[M]．北京：北京理工大学出版社，2006. 1
参考书：
[1]邹异松，刘玉风，白廷柱编著．光电成像原理[M]．北京：北京理工大学出版社，1997.
[2]张敬贤，李玉丹，金伟其编著．微光与红外成像技术[M]．北京：北京理工大学出版社，1995.
[3]邹异松编著．电真空成像器件及理论分析[M]．北京：国防工业出版社，1989.
[4]《红外与光电系统手册》之三：光电元器件
[5]《红外与光电系统手册》之五：被动光电系统
[6]《红外与光电系统手册》之六：主动光电系统
[7]《红外与光电系统手册》之八：新系统和技术
编写教师：白廷柱，曹峰梅
责任教授：
教学院长签字：
《Principle and Technology of Photoelectric Imaging》
Course Code: ******
Course Name: Principle and Technology of Photoelectric Imaging
Class Hour: 56
Credit: 3.5
Course Description:
The objective of this course is to familiarize students with mathematical and physical techniques to analyze the principle of typical photoelectric imaging devices, system architecture and its application. This course also helps to train students to analyze photoelectric imaging problems and design practical imaging models.
The main contents of the course include the development and current status of optoelectronic imaging technique, the eye’s vision model, the image detection principle, the atmospheric propagation’s effect on the photoelectric imaging system, low-light-level night vision technique, television camera technique and infrared imaging techniques. It mainly focuses on the photoelectric device’s operating mechanism, architecture and typical photoelectric imaging systems based on these devices.。