数字成像技术与系统 复习资料

1、CCD图像传感器的特点、功能、工作过程

体积小，功耗低，可靠性高，寿命长。

空间分辨率高，可获得很高的定位和测量精度。

光电灵敏度高，动态范围大，信噪比高。

高速扫描，基本上不保留残像(电子束摄像管有15~20％的残像)

集成度高

可用于非接触精密尺寸测量系统。

无像元烧伤、扭曲，不受电磁干扰。

有数字扫描能力。象元的位置可由数字代码确定，便于与计算机结合接口。

工作原理：电荷注入电荷存储电荷转移电荷检测

2、CCD与CMOS的区别

CMOS图像传感器虽然比CCD出现还早一年，但在相当长的时间内，存在成像质量差、像敏单元尺寸小、填充率低（10%~20%），响应速度慢等缺点。

Coms集成度高，具大规模生产，且速度快、成本较低，是作为数码相机的核心部件。

实现夜视的基本思路

夜视技术是借助于光电成象器件实现夜间观察的一种光电技术。夜视技术包括微光夜视和红外夜视两方面。微光夜视技术又称像增强技术，是通过带有像增强管的夜视镜，对夜天光照亮的微弱目标像进行增强，以供观察的光电成像技术

3、微光夜视仪的结构组成与工作原理

其结构主要由两部分组成:一部分是光学系统，包括目镜和物镜;另一部分是像增强器，即光电转换放大部分，包括像增强器及其必须的高压电源

微光夜视仪的工作原理是：间景物反射的夜天光通过物镜进入像增强管，在像增强管内经过光电转换，得到增强，然后呈现在管内的荧光屏上，通过目镜就可观察到被增强的夜间景物图像

4、主动红外和被动红外夜视的区别

主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术，对应装备为主动红外夜视仪。被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。其装备为热像仪

5、LCD（液晶显示器件）液晶的三种状态

扭曲向列（TN）型、超扭曲向列（STN）型及薄膜晶体管（TFT）

7.LCD 结构、工作原理

结构

LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由5μm的液晶材料均匀隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板和反光膜。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。

在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

工作原理

（1）单色液晶显示器的原理

LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90°扭转的状态。由于

光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90°。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。 LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90°，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。

（2）彩色液晶显示器的实现

在实际应用中，采用最广、技术最成熟的实现彩色显示的方法是“微彩色膜方式”。微彩色膜方式将点阵像素分割成三个子像素，并在其对应位置的器件内表面设置R、G、B三个微型滤色膜。液晶显示器件仅仅作为一个光阀，控制每个子像素光阀，即可控制R、G、B三个滤色膜透过光的通断，控制三个子像素的灰度级，利用三个子像素透过的不同光亮，利用人眼的空间混色特性，制造出来千万种鲜艳的色彩。

6、PDP原理（等离子体显示器）

等离子体显示器（Plasma Display Panel），简称PDP,是一种利用等离子体工作的器件。工作原理：是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙灯混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发射出可见光，显示出图像。当使用涂有三原色荧光粉的荧光屏时，紫外线激发荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。

7、色分法、光分法、时分法

色分法：实现3维简易，对视场和景深无严格的限制。但易引起眼部的疲劳。

光分法：宽视域、大景深，成像质量优异，但头部倾斜是无法过滤掉另一方向的光。

时分法：成像优异，但眼镜由液晶构成成本较高。

色分法：采用互补色色彩将图形或物体显示在平面图片上，观视者通过光学滤色镜对图片进行双眼同时观视，即可展现其图形成物体的立体形态。实现3维简易，对视场和景深无严格的限制。但易引起眼部的疲劳。

光分法：将左右眼欲看到影像以奇/偶列形成显示影像，再由显示器表面贴附”微相位差(Micro-Retarder)”转为互相垂直的偏极光，观赏者透过偏光式眼镜达到立体视觉感受。宽视域、大景深，成像质量优异，但头部倾斜是无法过滤掉另一方向的光。

时分法：通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分为二，形成左右眼连续交错显示的两组画面，通过快门式3D眼镜的配合，使得这两组画面分别进入左右双眼，最终在大脑中合成3D立体图像成像优异，但眼镜由液晶构成成本较高。

8、DLP-DMD灰度颜色

DLP投影机的核心部件是DMD芯片。灰度颜色为红、绿、蓝三种。

9、全息技术、透射式、反射式

全息指一种可以让从物体发射的衍射光能够被重现的三维技术，其位置和大小同之前一抹一样，从不同的位置观测此物体，其现实的像也会变化。

透射式全息显示图像一种最基本的全息显示图像。记录时利用相干光照射物体，物体表面的反射光和散射光到达记录干板后形成物光波；同时引入另一束参考光波（平面光波或球面光波）照射记录干板。对记录干板曝光后便可获得干涉图形，即全息显示图像。再现时，利用与参考光波相同的光波照射记录干