第二章非相干光信号变换方法
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(三)空间搜索扫描
1.行搜索扫描
(三)空间搜索扫描
2.圆锥型空间扫描
(三)空间搜索扫描
(三)空间搜索扫描
(一)单通道测量系统 (二)双通道测量系统
(一)单通道测量系统
1.直读法
S KM 0 K 0
(一)单通道测量系统
指零法
M ( X 0 )
KST 0
KST 0 M ( X 0 ) K 0 ( X 0 )
K 0 KST 0 M
E 2 ( x2 , t ) K E B(t ) K E K b K Sf (v1t )
E 2 ( x 2 , t ) K E K b K Sf (
kf( v1 , x2 ) v2
v1 , x2 ) v2
(三)扫描系统的分类和工作参数
1.按检测接收器类型
(1)具有单一光敏面检测器的扫描;
复杂光学图像的扫描检测
一、扫描的基本原理和分类 (一)光学图像的扫描
光电扫描技术:用一个窄视场的光学系统和一个光电检测 通道,按一定的时间顺序和轨迹串行逐点扫视目标物像 空间的各点时,能获得瞬时值与被测目标的光学参数成 比例的时序电信号。 扫描方法能以单一个窄视场的光电检测通道实 现大范围的图像拾取,它既具有宽广的观察测 量范围,又具有较高的空间频率和灰度等级的 分辨能力。
(二)典型的像分析器
1.双通道差 分调制式像分 析器
U U 1 U 2
E0 hx ( E0 hx) 2E0 hx
U 2hEm x sin t
x xm sin t
U 2hEm xm sin t sin t
(二)典型的像分析器
2.单通道扫 描调制式像 分析器
二、图像扫描
(一)机械扫描
(二)电子束扫描
(三)激光束扫描
随着电光学和信息光学的发展,继电子束扫描之后,光束 扫描技术表现出诱人的应用活力。借助使有良好指向性的激光 束按一定规律偏转的方法相继研制出了激光大屏幕电视,激光 束显示系统,激光阅读和印刷机、复印机等图像装置。此外, 光束扫描也适用于高密度光信息存贮器的写入和读出以及激光 声像光盘等存贮技术中。
X 0
(二)双通道测量系统
(二)双通道测量系统
1.差动法 I S1 0 r S 2 0 0 X
0 M
1
I 0
S1 0 r S 2 0 x 0
X
S1 r S1 r K 0 S 2 0 S 2 0
(二)双通道测量系统
简单光学目标的形位检测
一、几何中心检测法 (一)像分析和像分析器 (二)典型的像分析器 (三)扫描调制和极值检测 二、亮度中心检测法 (一)光学像分解 (二)象限探测器
简单光学目标的形位检测
xG0
1 ( x1 x 2 ) 2
x B0
0
B( x)dx
x B0
B( x)dx
(一)像分析和像分析器
(一)直线运动物体的扫描
1.光学飞象扫描方式
(一)直线运动物体的扫描
2.光学飞点扫描方式
(一)直线运动物体的扫描
3.光学混合扫描方式
(二)静止物体的扫描
(三)空间搜索扫描
在地一空、空一地对运动目标的探测和跟踪中,为了发现辐射 目标,不得不在很大的空间范围内进行搜索。但是,通常的目标相 对于广阔的背景是极小的,若同时观察整个区域,显然会增加背景 噪声引起的假信息。因此,对于此类既要在指定的区域内有较高的 空间分辨能力又要有尽可能大的搜索范围的检测问题,需要采用具 有小的瞬时视场角的光学系统,使之在每一瞬间只针对一小部分搜 索空间,同时按一定规律不断运动以保证观察到大范围的空间区域, 这是搜索扫描的一个特点。 搜索扫描系统的基本要求是:搜索空间区域的时间要短;目标 处于瞬时视场内的时间要长,以便获得必要的有用信息,能保证对 角坐标的高分辨本领;结构简单、工作可靠、重量轻、尺寸小等。
(一)相位测量 (二)时间测量
(一)相位测量
t 2D / c
0t 0
2 D c
D
c 2 0
L0 c / f 0
L0 D 2n 2
(二)时间测量
t 2D / c
t N T N / f
1 c D ct N KN 2 2f
(二)典型的像分析器
2.单通道扫 描调制式像 分析器
(三)扫描调制和极值检测
用于测量工件尺寸的两光电装置
(三)扫描调制和极值检测
(三)扫描调制和极值检测
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二、亮度中心检测法
(一)光学像分解
(一)光学像分解
(1)中心孔式
(一)光学像分解
(2)分光式
(一)光学像分解
(3)反射式
(一)光学像分解
(4)全息分光式
(二)象限探测器
(二)象限探测器
1.四象限探测器
1.四象限探测器
U x K[( S 1 S 4 ) (S 2 S 3 )] Kf ( x)
U y K [( S 1 S 2 ) ( S 3 S 4 )] Kf ( y)
x2 f ( x) 2rx 1 2 r 2 sin 1 r
(5)沿圆柱面上的螺旋线扫描或沿圆面的空间扫描。
(三)扫描系统的分类和工作参数
3.按实现扫描的物理方法
(1)机械扫描,例如转鼓和平板扫描;
(2)光学机械扫描,例如多面体反射镜; (3)利用衍射光栅或全息光栅的扫描;
(4)电磁场控制的电子束偏转扫描;
(5)利用电光、磁光和声光效应的扫描; (6)利用CCD的移位电场扫描。
(2)有阵列式接收器的扫描。
(三)扫描系统的分类和工作参数
2.按瞬时视场在空间的扫描轨迹
(1)直线扫描,对指定两点间的线段进行扫描读取,也称行扫描;
(2)光栅扫描,在进行一维直线扫描的同时进行另一正交方向的 扫描;
(3)圆周扫描,沿圆心位置和半径为任意的圆周进行扫描;
(4)随机扫描,包括扫描轨迹为螺旋线型、梅花型或按图形边缘 跟踪以及中心位置为随机的不同大小的光栅扫描等;
(二)最简单的直线扫描
E1 ( x1 ) f ( x1 )
x1 v1t
(t ) SE1 Sf ( x1 ) Sf (v1t )
U (t ) K (t ) K Sf (v1t )
B(t ) K bU (t ) K b K Sf (v1t ) x2 v2 t
Ux
S1 r d r ln 1 S n ln 1 2l r2 2 r2
r3 S1 d r3 Uy ln S n ln 2l r4 2 r4
r1 S 2 Ux ln r2 S n d U
r3 S 2 Uy ln r4 S n d U
(一)波数测量
(二)频率测量
(一)波数测量
1 0 cos(2 x) /2 x 0 cos(2 ) T
x
2
N
(二)频率测量
T / 2v
1 2 f v T
或
v
2
f
dx dN v .f dt 2 dt 2
三、光通量的相位和时间测量
描述扫描装置的基本参数
⑥扫描精度:指时序的图像信号与图像的光密度空间分布的正确对 应关系
二、图像扫描
扫描技术的一个重要应用方面是用作光学 图片的分解与合成,称作图像扫描。它在现 在的电视传真、复制、计算机图像输入设备、 印刷分色制版、雕版等有关图像的生成、处 理等行业中有很大的实用性。可用作图像扫 描的装置有各种形式,大致可分为:机械扫 描、电子束扫描和光束扫描。
光电信号的变换和检测技术
时变光信号的直接检测 简单光学目标的形位检测 复杂光学图象的扫描检测
时变光信号的直接检测
一、光通量的幅度测量
(一)单通道测量系统 (二)双通道测量系统
二、光通量的频率测量
(一)波数测量 (二)频率测量
三、光通量的相位和时间测量
(一)相位测量 (二)时间测量
一、光通量的幅度测量
使激光束扫描的装置称作光束扫描器或光学扫描器。目前, 用得最多的有四种类型:多面反射镜转鼓;检流计振镜;声光 偏转器和全息光栅扫描器。
1.多面反射 镜转鼓
2.检流计振镜
3.声光偏转器
4.全息光栅扫 描器
三、实体扫描
实体扫描大致可分为: 对直线运动物体的扫描 对静止物体的扫描 对空间特定目标的搜索扫描
2.比较法
Rr S1 r 0 Rx S 2 x 0 0
Rr .R2 R1 .Rx
S1 r R1 S 2 0 x R2
S1 r R2 x . . . S 2 M R1
(二)双通道测量系统
3.交替比较法
(二)双通道测量系统
3.交替比较法
二、光通量的频率测量
(三)扫描系统的分类和工作参数
4.按扫描的应用目标
(1)图片扫描,指对二维的平面图形扫描; (2)实体扫描,指对三维物体的实体图像扫描; (3)搜索扫描,指对地一空、空一地的空间光学目标的扫描。
(三)扫描系统的分类和工作参数
①扫描周期TK:扫描给定视场并使扫描线恢复初始位置所需的时间。 ②扫描线密度d和空间分辨率F:扫描装置能分辨的最小宽度称作扫 描线密度。能分辨的单位长度内的最高黑白线对数称作扫描装置的 空间频率。表示装置分辨图形细节的能力. ③扫描变换的直线性和动态范围:输出图像信号的几何畸变和灰度 畸变低于容许限度内的最大输入光度和输出电平。 ④图像信号的频带宽度:取决于扫描线宽和扫描频率。 ⑤扫描数据率:单位时间内扫描装置所能发送的图像数据总数.
x2 f ( y) 2ry 1 2 r 2 sin 1 r
x r
y r
(二)象限探测器
2.光电位置传感
2.光电位置传感
U Z S
Ux
I x l d
2.光电位置传感
r I Ux ln 1 2l r2
Uy r I ln 3 2l r4