6-1光电图像信号处理
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宽高比α=4/3；场频fv=50 Hz；行频fl=15 625 Hz；
场周期T=20ms， 其中场正程扫描时间为18.4ms， 逆程扫描时间为1.6ms。
行周期为64μs， 其中行正程扫描时间为52μs，逆程扫描时间为12μs。
4. 电视制式
电视的图像发送与接收系统中，图像的采集与图像显示器 必需遵守同样的分割规则才能获得理想的图像传输。 这个规则被称为电视制式。 目前，正在应用中的电视制式一般有三种。
信号的输入、存贮、转移、输出。
1.电荷存储
构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构。
在栅极G施加电压UG之前P型半导体中空穴的分布是均匀的。 当栅极施加正电压UG（此时UG小于等于P型半导体的阈值电压Uth） 时，p型半导体中的空穴将开始被排斥，并在半导体中产生所示耗 尽区。电压继续增加，耗尽区将继续向半导体体内延伸，图（c）。 UG大于Uth后，耗尽区的深度与UG成正比。
6.2.3 摄像物镜
系统对摄像物镜的基本要求： 成像清晰； T数（透过光学系统的光通量）高； 像面照度均匀；图像畸变小；光阑可以调整等。
摄像物镜的特性参数：
相对孔径：D/f’，表示物镜的聚光能力，靶面照度
与 相对孔径成正比，但相对孔径越大，像差校正就
越难。－F数（光圈数）：相对孔径的倒数，通常
物镜上实际刻度值为：1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，
成像
F(x,y,t)
F(t)
显示
3.扫描方式
（1）逐行扫描
显像管的电子枪装有水平与垂直两个方向的偏转线圈，线圈中分别 流过锯齿波电流，电子束在偏转线圈形成的磁场作用下同时进行水 平方向和垂直方向的偏转，完成对显像管荧光屏的扫描。
（2）隔行扫描
根据人眼对图像分辨能力，扫描的水平行数至少应大于 600行，频率不小于25Hz，
1.摄像机的基本原理
景物经光学系统成像在物镜的像面(光电图像传感器的像面) 上，形成二维空间光强分布的光学图像。
光电图像传感器：将光学图像转变成二维“电气” 图像的工作。
组成一幅图像的最小单元称为像素或像元，像元的大小或 一幅图像所包含的像元数决定了图像的分辨率，分辨率越高， 图像的细节信息越丰富，图像越清晰，图像质量越高。即将图 像分割得越细，图像质量越高。
面阵CCD采用转移脉冲方式将电荷包（像素信号）输出一 维时序信号；CMOS图像传感器采用顺序开通行、列开关的方式 完成像素信号的一维输出。
图像的显示：
监视器或电视接收机的显像管： 利用电磁场使电子束偏转而实现行与场扫描，
因此，对于行、场扫描的速度、周期等参数进行严格的规定， 以便显像管显示理想的图像。
高质量的图像来源于高质量的摄像系统，
其中主要是高质量的光电图像传感器。
2. 图像的分割
将一幅图像分割成若干像素的方法有很多， 超正析像管：利用电子束扫描光电阴极的方法分割像素； 视像管：由电阻海颗粒分割； 面阵CCD、CMOS图像传感器：用光敏单元分割。
被分割后的电气图像经扫描才能输出一维时序信号，扫描 的方式也与图像传感器的性质有关。
后截距S：
摄像物镜
摄像机
D
CCD
镜头
接口类型
C CS
d
安装面至焦平面距离d
英寸
mm
0.69 0.492
17.526 12.5
直径D及螺纹
D=1英寸，32TPI D=1英寸，32TPI
CCD摄像镜头C和CS的接口及其参数
透射比τ： 透过光学系统的光通量T与入射到光学系统的光通量 Φ之比。一般定焦镜头 为0.9，变焦为0.8。透射比是 波长λ的函数。 分辨力及MTF： 分辨力N通常用单位长度内看清对比度为1的黑白条纹 的对数(lp/mm)表示。 几何畸变：
2、噪声
（1）光子噪声 （2）电流噪声 （3）胖零噪声 （4）浮获噪声 （5）输出噪声
（6） 暗电流
1、耗尽的硅衬底中电子自价带至导带的本征跃迁
Ii q
ni
i
d
2、少数载流子在中性体内的扩散
1
Ii
qni 2
N A n
Ln
6.6 NA
n
2
(A/cm)
3、Si-SiO2界面引起的暗电流
像的大小与理想像高不等，小于理想像高－桶形畸变， 反之－枕形畸变，摄像物镜总畸变应小于5％。 杂散光：
透镜间相互杂乱反射的光投射到成像面上，降低图像 对比度，应尽量小。
景深：不同距离上的物点，在 成像面上形成不同大小的弥 散圆斑，当弥散圆直径足够 小时，弥散圆仍可视为一个 点像，其直径的允许值取决 于摄像器件的分辨力。由弥 散圆直径允许值所决定的物 空间深度范围成为景深。
存储于CCD的像敏单元中信号电荷包是由入射光子 被硅衬底材料吸收，并被转换成少数载流子（反型 层电荷）形成的，因此，它具有良好的光电转换特 性。它的光电转换因子γ可达到99.7%以上。
Qin
tc
qA h
e
（4） 光谱响应
（5） 动态范围
1、势阱可存储的最大信号电荷量
Q＝CoxUGA
In=10-3δsNss
（7） 分辨率
二维面阵CCD的输出信号一般遵守电视系统的 扫描制式。
它在水平方向和垂直方向上的分辨率是不同的， 水平分辨率的要求往往高于垂直分辨率。
在评价面阵CCD的分辨率时，只评价它的水平 分辨率，且利用电视系统的评价方法为电视线 数的评价方法。
电视线评价方法：在一幅图像的水平方向能够 分辨出黑白线的条数为其分辨率。
2. 电荷耦合—传输
Φ1
t
Φ2
t
Φ3
t
三相CCD驱动脉冲波形图
CCD的电极结构
三相单层铝电极结构
三相电阻海结构
光学系统
CCD2
二相硅-铝交叠栅结构
Φ1
t
Φ2
t
二相CCD驱动脉冲波形图
3. 光信号的输入
Qin=ηqNeoAtc
η为材料的量子效率； q为电子电荷量； Neo为入射光的光子流速； A为光敏单元的受光面积； tc为光的注入时间。
在同样的栅极电压UG作用下，不同厚度的氧化层有着不同
的表面势。表面势Φs表征了耗尽区的深度。
图为栅极电压UG不变的
情况下，表面势Φs与反型层
电荷密度Qinv之间的关系。
由图可以看出，表面势Φs随
反型层电荷密度Qinv的增加而 线性减小。
用半导体物理中的“势阱”概念来描述。
电子所以被加有栅极电压的MOS结构吸引到半导体与氧化层的 交界面处，是因为那里的势能最低。
16，22，32
成像尺寸与视场角：
成像尺寸＝靶面（CCD）有效尺寸x×y，
2ω表征物镜视野，分为水平视场角
，垂直 x
arctg
x 2f
'
视场角 y
arctg
y 2f
'
焦距f’：长焦距镜头：f>x,y（看清景物细节）
短焦距镜头：f<x,y（环境照明差，场面大）
中焦距镜头：f与成像尺寸相当
变焦镜头： 焦距连续可调
2 面阵CCD 面阵CCD根据结构和工作原理又可以细分为三 种：全帧式、帧转移式和行间转移式。
CCD
帧 转 移 面 阵
1
行 间 转 移 型 面 阵
CCD
3. CCD的特性参数
（1） 电荷转移效率η和电荷转移损失率ε
电荷转移效率为:
Q(0) Q(t) 1 Q(t)
Q(0)
Q(0)
PAL彩色电视制式： 场频为50 Hz， 隔行扫描每帧扫描行数为625行， 伴音、图像载频带宽为6.5 MHz。
6.2 电荷耦合器件
6.2.1 电荷耦合器件的 基本原理
电荷耦合器件CCD（Charge Coupled Devices）图像传感器主要有 两种基本类型:
表面沟道器件：信号电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并 沿界面进行转移的器件，简称SCCD； 体沟道或埋沟道CCD器件：信号电荷包存储在离半导体表面一定深 度的体内，并在半导体体内沿一定方向转移的器件，简称BCCD。 下面以SCCD为例讨论CCD的基本工作原理。
对于逐行扫描方式，行扫描频率必须大于29000Hz，才能保证 人眼视觉对图像的最低要求。
这样高的行扫描频率，无论对摄像系统还是对显示系统都 提出了更高的要求。为了降低行扫描频率，又能保证人眼视觉 对图像分辨率及闪耀感的要求，早在20世纪初，人们就提出了 隔行扫描分解图像和显示图像的方法。
要求隔行扫描必须满足下面两个要求：
焦深：同理，当物距固定时， 在焦平面前后能得到清晰图 像的范围称为焦深。
调焦：调节像面位置，使得不同距离得景物在成像面保持清 晰图像得过程为调焦。
变焦物镜：焦距连续可变。
– 焦距变化时，成像面固定不变 – 各焦距对应的像质和照度分布应符合要求。
6.2.4 典型线阵CCD器件
目前最具有典型性的双源自文库道器件为TCD1206SUP， 广泛应用于物体外形尺寸的非接触自动测量领域， 是一种较为理想的一维光电探测器件。
光敏单元的尺寸为：14µm×14µm， 中心距亦为14µm，光敏元数：2160 阵列总长为30.24mm。
4.电荷的检测
采用电流输出方式：检测二极管、偏置电阻R、 源极输出放大器和复位场效应管。
Id的大小与电荷的变化量成正比，A点电位变化。 复位场效应管：放掉剩余的电荷
6.2.2 电荷耦合摄像器件
摄像器件的基本功能：光电转换、光积分、扫描
电荷耦合摄像器件：用于摄像的CCD，又简称为ICCD,线阵和面阵 把二维光学图像信号转变成一维以时间为自变量的视频出信号。 线阵CCD器件:直接将接收到的一维光信息转换成时序的电信 号，获得一维的图像信号。 如何用线阵CCD获得二维图像信号？
将半导体与绝缘体界面上的电势记为表
面势Φs，Φs将随栅极电压UG的增加而
增加，
在掺杂为1021 cm-3，氧化层厚度为 0.1μm、0.3μm、0.4μm和0.6μm情况
下，不存在反型层电荷时 ，表面势Φ 与 s
栅极电压UG的关系曲线。
从表面势Φs与栅极电压UG的关系曲线可以看出氧化层的厚
度越薄曲线的直线性越好；
电荷转移损失率为:
Q(t)
Q(0)
电荷转移效率与损失率的关系为:
1
（2） 驱动频率
① 驱动频率的下限
电荷从一个电极转移到另一个电极所用的时间t ，少 数载流子的平均寿命为τi 则
1
f
3 i
i
② 驱动频率的上限
电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间为τg
则
f 1
3 g
（3） 光电转换特性
面阵CCD器件是二维的图像传感器， 直接将二维图像转变为视频信号输出。
1、线型CCD摄像器件的两种基本形式
(1) 单沟道线阵CCD
光敏元与转移区分开 ，光积分期间收集电子，结束后 由转移栅将电荷转移至移位寄存器，开始下一任积分 周期，同时在转移时钟的作用下输出电荷包。 转移效率问题。
(2) 双沟道线阵CCD
光电信号处理
光电成像信号处理
光电成像系统的构成
CCD 光学镜头
CMOS 信号处理
显示存储
光电成像——拓展人的视野
人的视觉的局限性
灵敏度
光 谱 分辨力
空间
时间
夜视
非可见光 微小
遥视
高速和存储
6.1 光电成像原理
光电成像原理
光电成像系统由两部分构成： 摄像系统(摄像机)与图像显示系统。
摄像系统由光学成像系统（成像物镜）、光电变换系统、同步 扫描和图像编码等部分构成，输出全电视视频信号。
分辨率CCD的像元数量有关，像元数越多， 分辨率越高。
现在面阵CCD的像元数有：
640 ×480 30万像数 1024×768 80万像数 l024×1024，100万像数 1280×1024， 130万像数 1600×1200，200万像数
16384×12288
CCD靶面大小
目前采用的芯片大多数为1/3英寸和1/4英寸。 CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响 视场角的大小和图像的清晰度。 一般来说，相同分辨率的CCD，靶面越大，灵敏度越 高，成像也就越清晰。 1英寸： 12.7mm（宽）×9.6mm（高），对角线16mm 2/3英寸：8.8mm（宽）×6.6mm（高），对角线11mm 1/2英寸：6.4mm（宽）×4.8mm（高），对角线 8mm 1/3英寸：4.8mm（宽）×3.6mm（高），对角线 6mm 1/4英寸：3.2mm（宽）×2.4mm（高），对角线 4mm
第一，要求下一帧图 像的扫描起始点应与 上一帧起始点相同， 确保各帧扫描光栅重 叠；
第二，要求相邻两场 光栅必须均匀地镶嵌， 确保获得最高的清晰 度。 目前，我国现行的隔行扫描电视制式就是每帧扫描行数为625行， 一帧由二场构成，每场扫描行数为312.5行。
（3）扫描行频
电子束扫描一行所需要的时间，又称为行周期。 行周期的倒数称为行频。 我国现行电视制式（PAL制式）的主要参数为：
场周期T=20ms， 其中场正程扫描时间为18.4ms， 逆程扫描时间为1.6ms。
行周期为64μs， 其中行正程扫描时间为52μs，逆程扫描时间为12μs。
4. 电视制式
电视的图像发送与接收系统中，图像的采集与图像显示器 必需遵守同样的分割规则才能获得理想的图像传输。 这个规则被称为电视制式。 目前，正在应用中的电视制式一般有三种。
信号的输入、存贮、转移、输出。
1.电荷存储
构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构。
在栅极G施加电压UG之前P型半导体中空穴的分布是均匀的。 当栅极施加正电压UG（此时UG小于等于P型半导体的阈值电压Uth） 时，p型半导体中的空穴将开始被排斥，并在半导体中产生所示耗 尽区。电压继续增加，耗尽区将继续向半导体体内延伸，图（c）。 UG大于Uth后，耗尽区的深度与UG成正比。
6.2.3 摄像物镜
系统对摄像物镜的基本要求： 成像清晰； T数（透过光学系统的光通量）高； 像面照度均匀；图像畸变小；光阑可以调整等。
摄像物镜的特性参数：
相对孔径：D/f’，表示物镜的聚光能力，靶面照度
与 相对孔径成正比，但相对孔径越大，像差校正就
越难。－F数（光圈数）：相对孔径的倒数，通常
物镜上实际刻度值为：1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，
成像
F(x,y,t)
F(t)
显示
3.扫描方式
（1）逐行扫描
显像管的电子枪装有水平与垂直两个方向的偏转线圈，线圈中分别 流过锯齿波电流，电子束在偏转线圈形成的磁场作用下同时进行水 平方向和垂直方向的偏转，完成对显像管荧光屏的扫描。
（2）隔行扫描
根据人眼对图像分辨能力，扫描的水平行数至少应大于 600行，频率不小于25Hz，
1.摄像机的基本原理
景物经光学系统成像在物镜的像面(光电图像传感器的像面) 上，形成二维空间光强分布的光学图像。
光电图像传感器：将光学图像转变成二维“电气” 图像的工作。
组成一幅图像的最小单元称为像素或像元，像元的大小或 一幅图像所包含的像元数决定了图像的分辨率，分辨率越高， 图像的细节信息越丰富，图像越清晰，图像质量越高。即将图 像分割得越细，图像质量越高。
面阵CCD采用转移脉冲方式将电荷包（像素信号）输出一 维时序信号；CMOS图像传感器采用顺序开通行、列开关的方式 完成像素信号的一维输出。
图像的显示：
监视器或电视接收机的显像管： 利用电磁场使电子束偏转而实现行与场扫描，
因此，对于行、场扫描的速度、周期等参数进行严格的规定， 以便显像管显示理想的图像。
高质量的图像来源于高质量的摄像系统，
其中主要是高质量的光电图像传感器。
2. 图像的分割
将一幅图像分割成若干像素的方法有很多， 超正析像管：利用电子束扫描光电阴极的方法分割像素； 视像管：由电阻海颗粒分割； 面阵CCD、CMOS图像传感器：用光敏单元分割。
被分割后的电气图像经扫描才能输出一维时序信号，扫描 的方式也与图像传感器的性质有关。
后截距S：
摄像物镜
摄像机
D
CCD
镜头
接口类型
C CS
d
安装面至焦平面距离d
英寸
mm
0.69 0.492
17.526 12.5
直径D及螺纹
D=1英寸，32TPI D=1英寸，32TPI
CCD摄像镜头C和CS的接口及其参数
透射比τ： 透过光学系统的光通量T与入射到光学系统的光通量 Φ之比。一般定焦镜头 为0.9，变焦为0.8。透射比是 波长λ的函数。 分辨力及MTF： 分辨力N通常用单位长度内看清对比度为1的黑白条纹 的对数(lp/mm)表示。 几何畸变：
2、噪声
（1）光子噪声 （2）电流噪声 （3）胖零噪声 （4）浮获噪声 （5）输出噪声
（6） 暗电流
1、耗尽的硅衬底中电子自价带至导带的本征跃迁
Ii q
ni
i
d
2、少数载流子在中性体内的扩散
1
Ii
qni 2
N A n
Ln
6.6 NA
n
2
(A/cm)
3、Si-SiO2界面引起的暗电流
像的大小与理想像高不等，小于理想像高－桶形畸变， 反之－枕形畸变，摄像物镜总畸变应小于5％。 杂散光：
透镜间相互杂乱反射的光投射到成像面上，降低图像 对比度，应尽量小。
景深：不同距离上的物点，在 成像面上形成不同大小的弥 散圆斑，当弥散圆直径足够 小时，弥散圆仍可视为一个 点像，其直径的允许值取决 于摄像器件的分辨力。由弥 散圆直径允许值所决定的物 空间深度范围成为景深。
存储于CCD的像敏单元中信号电荷包是由入射光子 被硅衬底材料吸收，并被转换成少数载流子（反型 层电荷）形成的，因此，它具有良好的光电转换特 性。它的光电转换因子γ可达到99.7%以上。
Qin
tc
qA h
e
（4） 光谱响应
（5） 动态范围
1、势阱可存储的最大信号电荷量
Q＝CoxUGA
In=10-3δsNss
（7） 分辨率
二维面阵CCD的输出信号一般遵守电视系统的 扫描制式。
它在水平方向和垂直方向上的分辨率是不同的， 水平分辨率的要求往往高于垂直分辨率。
在评价面阵CCD的分辨率时，只评价它的水平 分辨率，且利用电视系统的评价方法为电视线 数的评价方法。
电视线评价方法：在一幅图像的水平方向能够 分辨出黑白线的条数为其分辨率。
2. 电荷耦合—传输
Φ1
t
Φ2
t
Φ3
t
三相CCD驱动脉冲波形图
CCD的电极结构
三相单层铝电极结构
三相电阻海结构
光学系统
CCD2
二相硅-铝交叠栅结构
Φ1
t
Φ2
t
二相CCD驱动脉冲波形图
3. 光信号的输入
Qin=ηqNeoAtc
η为材料的量子效率； q为电子电荷量； Neo为入射光的光子流速； A为光敏单元的受光面积； tc为光的注入时间。
在同样的栅极电压UG作用下，不同厚度的氧化层有着不同
的表面势。表面势Φs表征了耗尽区的深度。
图为栅极电压UG不变的
情况下，表面势Φs与反型层
电荷密度Qinv之间的关系。
由图可以看出，表面势Φs随
反型层电荷密度Qinv的增加而 线性减小。
用半导体物理中的“势阱”概念来描述。
电子所以被加有栅极电压的MOS结构吸引到半导体与氧化层的 交界面处，是因为那里的势能最低。
16，22，32
成像尺寸与视场角：
成像尺寸＝靶面（CCD）有效尺寸x×y，
2ω表征物镜视野，分为水平视场角
，垂直 x
arctg
x 2f
'
视场角 y
arctg
y 2f
'
焦距f’：长焦距镜头：f>x,y（看清景物细节）
短焦距镜头：f<x,y（环境照明差，场面大）
中焦距镜头：f与成像尺寸相当
变焦镜头： 焦距连续可调
2 面阵CCD 面阵CCD根据结构和工作原理又可以细分为三 种：全帧式、帧转移式和行间转移式。
CCD
帧 转 移 面 阵
1
行 间 转 移 型 面 阵
CCD
3. CCD的特性参数
（1） 电荷转移效率η和电荷转移损失率ε
电荷转移效率为:
Q(0) Q(t) 1 Q(t)
Q(0)
Q(0)
PAL彩色电视制式： 场频为50 Hz， 隔行扫描每帧扫描行数为625行， 伴音、图像载频带宽为6.5 MHz。
6.2 电荷耦合器件
6.2.1 电荷耦合器件的 基本原理
电荷耦合器件CCD（Charge Coupled Devices）图像传感器主要有 两种基本类型:
表面沟道器件：信号电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并 沿界面进行转移的器件，简称SCCD； 体沟道或埋沟道CCD器件：信号电荷包存储在离半导体表面一定深 度的体内，并在半导体体内沿一定方向转移的器件，简称BCCD。 下面以SCCD为例讨论CCD的基本工作原理。
对于逐行扫描方式，行扫描频率必须大于29000Hz，才能保证 人眼视觉对图像的最低要求。
这样高的行扫描频率，无论对摄像系统还是对显示系统都 提出了更高的要求。为了降低行扫描频率，又能保证人眼视觉 对图像分辨率及闪耀感的要求，早在20世纪初，人们就提出了 隔行扫描分解图像和显示图像的方法。
要求隔行扫描必须满足下面两个要求：
焦深：同理，当物距固定时， 在焦平面前后能得到清晰图 像的范围称为焦深。
调焦：调节像面位置，使得不同距离得景物在成像面保持清 晰图像得过程为调焦。
变焦物镜：焦距连续可变。
– 焦距变化时，成像面固定不变 – 各焦距对应的像质和照度分布应符合要求。
6.2.4 典型线阵CCD器件
目前最具有典型性的双源自文库道器件为TCD1206SUP， 广泛应用于物体外形尺寸的非接触自动测量领域， 是一种较为理想的一维光电探测器件。
光敏单元的尺寸为：14µm×14µm， 中心距亦为14µm，光敏元数：2160 阵列总长为30.24mm。
4.电荷的检测
采用电流输出方式：检测二极管、偏置电阻R、 源极输出放大器和复位场效应管。
Id的大小与电荷的变化量成正比，A点电位变化。 复位场效应管：放掉剩余的电荷
6.2.2 电荷耦合摄像器件
摄像器件的基本功能：光电转换、光积分、扫描
电荷耦合摄像器件：用于摄像的CCD，又简称为ICCD,线阵和面阵 把二维光学图像信号转变成一维以时间为自变量的视频出信号。 线阵CCD器件:直接将接收到的一维光信息转换成时序的电信 号，获得一维的图像信号。 如何用线阵CCD获得二维图像信号？
将半导体与绝缘体界面上的电势记为表
面势Φs，Φs将随栅极电压UG的增加而
增加，
在掺杂为1021 cm-3，氧化层厚度为 0.1μm、0.3μm、0.4μm和0.6μm情况
下，不存在反型层电荷时 ，表面势Φ 与 s
栅极电压UG的关系曲线。
从表面势Φs与栅极电压UG的关系曲线可以看出氧化层的厚
度越薄曲线的直线性越好；
电荷转移损失率为:
Q(t)
Q(0)
电荷转移效率与损失率的关系为:
1
（2） 驱动频率
① 驱动频率的下限
电荷从一个电极转移到另一个电极所用的时间t ，少 数载流子的平均寿命为τi 则
1
f
3 i
i
② 驱动频率的上限
电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间为τg
则
f 1
3 g
（3） 光电转换特性
面阵CCD器件是二维的图像传感器， 直接将二维图像转变为视频信号输出。
1、线型CCD摄像器件的两种基本形式
(1) 单沟道线阵CCD
光敏元与转移区分开 ，光积分期间收集电子，结束后 由转移栅将电荷转移至移位寄存器，开始下一任积分 周期，同时在转移时钟的作用下输出电荷包。 转移效率问题。
(2) 双沟道线阵CCD
光电信号处理
光电成像信号处理
光电成像系统的构成
CCD 光学镜头
CMOS 信号处理
显示存储
光电成像——拓展人的视野
人的视觉的局限性
灵敏度
光 谱 分辨力
空间
时间
夜视
非可见光 微小
遥视
高速和存储
6.1 光电成像原理
光电成像原理
光电成像系统由两部分构成： 摄像系统(摄像机)与图像显示系统。
摄像系统由光学成像系统（成像物镜）、光电变换系统、同步 扫描和图像编码等部分构成，输出全电视视频信号。
分辨率CCD的像元数量有关，像元数越多， 分辨率越高。
现在面阵CCD的像元数有：
640 ×480 30万像数 1024×768 80万像数 l024×1024，100万像数 1280×1024， 130万像数 1600×1200，200万像数
16384×12288
CCD靶面大小
目前采用的芯片大多数为1/3英寸和1/4英寸。 CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响 视场角的大小和图像的清晰度。 一般来说，相同分辨率的CCD，靶面越大，灵敏度越 高，成像也就越清晰。 1英寸： 12.7mm（宽）×9.6mm（高），对角线16mm 2/3英寸：8.8mm（宽）×6.6mm（高），对角线11mm 1/2英寸：6.4mm（宽）×4.8mm（高），对角线 8mm 1/3英寸：4.8mm（宽）×3.6mm（高），对角线 6mm 1/4英寸：3.2mm（宽）×2.4mm（高），对角线 4mm
第一，要求下一帧图 像的扫描起始点应与 上一帧起始点相同， 确保各帧扫描光栅重 叠；
第二，要求相邻两场 光栅必须均匀地镶嵌， 确保获得最高的清晰 度。 目前，我国现行的隔行扫描电视制式就是每帧扫描行数为625行， 一帧由二场构成，每场扫描行数为312.5行。
（3）扫描行频
电子束扫描一行所需要的时间，又称为行周期。 行周期的倒数称为行频。 我国现行电视制式（PAL制式）的主要参数为：