計(jì)算攝像學(xué)專題第10講

1、-1-1-戴瓊海 曹迅 岳濤 馬晨光清華大學(xué) 自動(dòng)化系-2-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三-3-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三-4-p電磁輻射是物質(zhì)的普遍屬性：n只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體都會(huì)發(fā)射電磁輻射n研究電磁波對(duì)于我們了解物質(zhì)的自然屬性具有重要的意義n通過(guò)電磁波我們獲得改造自然的能力-5-p麥克斯韋電磁理論p波動(dòng)方程p粒子模型cEh-6-n電磁輻射分類電磁輻射分類：伽馬射線伽馬射線 X X 射線射線: : HX = 硬X射線 SX = 軟X射線 紫外線紫外線: : EUV = 極端紫外線 NUV = 近紫外線 紅外線紅外線: : NIR =

2、近紅外線 MIR = 中紅外線 FIR = 遠(yuǎn)紅外線 微波微波: : EHF = 極高頻 SHF = 超高頻 UHF = 特高頻 無(wú)線電波無(wú)線電波: : VHF = 甚高頻 HF = 高頻 MF = 中頻 LF = 低頻 VLF = 甚低頻 ULF = 特低頻 ELF = 極低頻-7-8-p是美國(guó)宇航局研制的4顆大型空間望遠(yuǎn)鏡n哈勃空間望遠(yuǎn)鏡 （可見光，近紫外，近紅外）n康普頓伽瑪射線天文臺(tái) （伽瑪，硬X）n錢德拉X射線天文臺(tái) （軟X射線）n斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡 （紅外）-9-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三-10-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三伽瑪射線1X射

3、線2紫外、紅外3-11-6060*272860*6028281.73MeV1.33MeVeCoNievNiNip伽瑪射線是放射性同位素在發(fā)生核反應(yīng)（衰變、裂變、聚變）時(shí)發(fā)出的一種高能射線-12-p伽瑪射線的穿透能力隨物體厚度成指數(shù)衰減0( )dI dI e-13-p伽瑪射線在天文學(xué)中的應(yīng)用-14-p伽瑪射線可用于安全檢測(cè)-15-倫琴在倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)范圍：波長(zhǎng)范圍：0.006nm10nm小于小于0.01nm的稱超硬的稱超硬X射線射線大于大于0.01nm小于小于0.1nm的稱硬的稱硬X射線射線大于大于0.1nm內(nèi)的稱軟內(nèi)的稱軟X射線射線硬硬X射線與波長(zhǎng)長(zhǎng)的（低能量）伽馬射線范圍重疊

4、，二者的區(qū)別在于輻射線與波長(zhǎng)長(zhǎng)的（低能量）伽馬射線范圍重疊，二者的區(qū)別在于輻射源，而不是波長(zhǎng)：射源，而不是波長(zhǎng)：X射線光子產(chǎn)生于高能電子加速，伽馬射線則來(lái)源于射線光子產(chǎn)生于高能電子加速，伽馬射線則來(lái)源于原子核衰變。原子核衰變。-16-1901倫琴倫琴(Roentgen)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)X射線射線(1895)1914勞厄（勞厄（Laue）晶體的晶體的X射線衍射射線衍射1915布拉格父子布拉格父子(Bragg)分析晶體結(jié)構(gòu)分析晶體結(jié)構(gòu)1917巴克拉巴克拉(Barkla)發(fā)現(xiàn)元素的標(biāo)識(shí)發(fā)現(xiàn)元素的標(biāo)識(shí)X射線射線1924塞格巴恩塞格巴恩(Siegbahn)X射線光譜學(xué)射線光譜學(xué)1927康普頓康普頓(Compto

5、n等六人等六人)康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)1936德拜德拜(Debye)化學(xué)化學(xué)1946馬勒馬勒(Muller)醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)1964霍奇金霍奇金(Hodgkin)化學(xué)化學(xué)1979柯馬克和豪森菲爾德（柯馬克和豪森菲爾德（Cormack/Hounsfield）醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)1981塞格巴恩塞格巴恩(Siegbahn)物理物理-17-18-p反射式：X射線反射鏡p材料： Si，Ge， Crystal-19-p光纖式：毛細(xì)管X射線透鏡-20-p衍射式： X射線波帶板-21-p現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最常用作輔助檢查方法之一n透視n攝片n層析攝影-22-p計(jì)算成像技術(shù)的先驅(qū)n1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)nX射線以后，放射診斷學(xué)上最重

6、要的成就-23-p短波紫外線短波紫外線(UVC)： 200280nmp中波紫外線中波紫外線(UVB)： 280320nmp長(zhǎng)波紫外線長(zhǎng)波紫外線(UVA)：320400nm醫(yī)學(xué)：殺菌醫(yī)學(xué)：殺菌檢測(cè)：熒光效應(yīng)檢測(cè)：熒光效應(yīng)-24-p體感交互設(shè)備：KinectnLight codingnSpectrum multiplex-25-p大氣窗口n大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線。n對(duì)3000-5000nm和8000-14000nm的熱紅外線卻是透明的-26-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三-27-電磁波理論和電磁波譜 一非可見光波段二可見光波段三分光1抗混疊2畸變與校正3超分辨率重構(gòu)4

7、應(yīng)用5-28-PabE0 xsinddsin1, 2,.dkk -29-p根據(jù)光柵方程，不同波長(zhǎng)的光在不同的 處相干增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)分光。pEchelle光柵使用兩個(gè)正交布置的光柵實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率的分光。-30-31-32-p色散棱鏡的種類n三角棱鏡n阿貝棱鏡n貝林-布洛卡棱鏡n阿米西棱鏡n分色棱鏡-33-p光學(xué)玻璃（BK7，F(xiàn)lint）p柯西色散公式24( )bcna-34-p阿米西棱鏡n冕牌玻璃n火石玻璃p雙阿米西棱鏡n兩個(gè)阿米西棱鏡對(duì)接-35-p分色棱鏡nRGB相機(jī)nAD-080GE-36-37-CCDPrism-38-p虛像分析-39-pKeystone distortionn拍攝平面式相機(jī)

8、光軸沒有垂直于平面n不規(guī)則4邊形畸變-40-p產(chǎn)生機(jī)理n棱鏡的變換作用n具有非線性的特點(diǎn)-41-p對(duì)小范圍入射角度的光線是線性的p可以用Homography映射來(lái)描述p將直線應(yīng)到直線，并保持交比p保持直線間的平行性p但直線間的夾角改變-42-p對(duì)變化較大的入射光線是非線性的n同一點(diǎn)發(fā)出的光無(wú)法匯聚到同一點(diǎn)-43-p對(duì)單個(gè)點(diǎn)近似線性p但波長(zhǎng)與散射角度之間非線性-44-p臺(tái)階作用-45-46-p影響因素多，非常復(fù)雜，非線性p如何解決：n景深n光圈n后期校正-47-p偏移計(jì)算-48-49-50-空間維時(shí)間維光譜維-51-52-雙路采集棱鏡分光蒙板采樣-53-雙邊濾波空域傳播場(chǎng)景配準(zhǔn)-54-()()()()rsr