《光電成像技術(shù)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、光電成像技術(shù)(Technology of Photoelectric Imaging)課程代碼：03410080學(xué)分：2學(xué)時：32 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時：32 實驗學(xué)時：0 上機學(xué)時：0 課程實踐學(xué)時:0 ）先修課程：半導(dǎo)體物理、電動力學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程教材：光電成像原理與技術(shù)，白廷柱，金偉其編著，北京理工大學(xué)出版社，2006年1月第1版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（-）課程性質(zhì)（需說明課程對人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）圖像是人類獲取自然界信息的最重要的途徑,據(jù)統(tǒng)計，人類所獲取信息的80%以上來自于人眼， 即來自于圖像。光電成像技術(shù)課程講述的就是迄今為止，人類為擴展自身視野的

2、局限性，如何基于 近代物理學(xué)的研究成果，通過采用不同的原理、技術(shù)，研制出各種光電成像系統(tǒng)，并將之服務(wù)于人 類。本課程為光電信息科學(xué)與工程的專業(yè)教育選修課程。本課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)數(shù)理知識和方法認(rèn)識和分析各種光電成像器件工作機理的 能力和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生對光電成像系統(tǒng)整體技術(shù)構(gòu)成的認(rèn)識，為他們走上工作崗位從事相關(guān)工 作奠定基礎(chǔ)。通過對本學(xué)科新理論、新器件、新系統(tǒng)的介紹，還可以使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展 動態(tài)和技術(shù)前沿。本課程的內(nèi)容亦軍亦民，與國防裝備密切相關(guān)，因此，本課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué) 生的愛國主義精神和大國防意識。（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點和對畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包

3、括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。）. 了解各類光電成像器件的物理過程、基本工作原理、性能評價參數(shù)以及各種光電成像系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和各子系統(tǒng)的作用。.掌握光電成像技術(shù)的基本理論和思想方法，了解與光電成像相關(guān)的技術(shù)前沿。二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求（按章撰寫）第1章緒論（一）課程內(nèi)容光電成像技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展光電成像對視見光譜域的延伸光電成像技術(shù)的應(yīng)用范疇光電成像器件的分類光電成像器件的特性（二）教學(xué)要求了解光電成像是對視見光譜域的延伸；了解光電成像技術(shù)的應(yīng)用范疇；（3）理解光電成像器件的分類和特性；（三）重點與難點光電成像器件特性（光電轉(zhuǎn)換、時間響應(yīng)、噪聲、成像）。第2章人眼的視覺特性與圖像探測（一）課程內(nèi)容人眼的視

4、覺特性與模型圖像探測理論與圖像探測方程目標(biāo)的探測與識別（二）教學(xué)要求（1）掌握人眼的視覺特性（2）理解基于信噪比的圖像探測方程了解約翰遜準(zhǔn)則（意義；觀察任務(wù)的分類）（三）重點與難點人眼的視覺特性，圖像探測方程。第3章輻射源與典型景物輻射（一）課程內(nèi)容輻射度量及光度量朗伯輻射體及其輻射特性黑體輻射定律輻射源及其特性（二）教學(xué)要求（1）理解黑體輻射定律（黑體、灰體、選擇體的定義）（2）理解自然環(huán)境輻射及其在目標(biāo)上的反射（包括典型軍事目標(biāo)輻射和自然輻射源）（三）重點與難點典型輻射源及其特性。第4章輻射在大氣中的傳輸（-）課程內(nèi)容大氣的構(gòu)成大氣消光及大氣窗口大氣吸收和散射的計算大氣消光對光電成像系統(tǒng)性

5、能的影響（二）教學(xué)要求了解大氣的構(gòu)成；（2）理解大氣消光及大氣窗口；（3）理解大氣吸收和散射的計算；（三）重點與難點大氣窗口（5個），波蓋爾定律，基于氣象學(xué)參數(shù)的大氣透過率的計算。第5章直視型電真空成像器件成像物理（一）課程內(nèi)容像管成像的物理過程像管結(jié)構(gòu)類型與性能參數(shù)輻射圖像的光電轉(zhuǎn)換電子圖像的成像理論電子圖像的發(fā)光顯示光學(xué)圖像的傳像與電子圖像的倍增（二）教學(xué)要求了解像管成像的物理過程；（2）理解像管結(jié)構(gòu)類型與性能參數(shù)；（3）掌握輻射圖像的光電轉(zhuǎn)換基本理論及光陰極相關(guān)理論；（4）理解電子圖像的成像理論和發(fā)光顯示；（5）理解光學(xué)圖像的傳像與電子圖像的倍增；（三）重點與難點.像管的成像物理過程（理

6、論與實驗依據(jù)）.像管的分類與分代（按采用的技術(shù)）.光電陰極的發(fā)射理論、分類及制備時的基本原則.電子光學(xué)系統(tǒng)（電子光學(xué)折射率、電子透鏡的本質(zhì)）.熒光屏發(fā)光（基本概念：熒光、磷光、熒光屏鍍鋁膜等）. OFP的工作原理及作用. MCP的工作原理。第6章直視型光電成像系統(tǒng)與特性分析（-）課程內(nèi)容直視型光電成像系統(tǒng)的原理夜視光電成像系統(tǒng)的主要部件及特性直視型夜視成像系統(tǒng)的總體設(shè)計夜視系統(tǒng)的作用距離（二）教學(xué)要求（1）理解直視型光電成像系統(tǒng)的原理；（2）理解夜視光電成像系統(tǒng)的主要部件及特性；（3）理解直視型夜視成像系統(tǒng)的總體設(shè)計；（4）理解夜視系統(tǒng)的作用距離。（三）重點與難點.直視型成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).直視型

7、成像系統(tǒng)常用的物鏡、目鏡.物鏡和像增強器參數(shù)對系統(tǒng)極限分辨力的影響.像管的選擇（性能指標(biāo)）.直視型成像系統(tǒng)作用距離的估算。第7章電視型電真空成像器件成像物理（一）課程內(nèi)容電視攝像的基本原理攝像管的主要性能參數(shù)攝像管的分類熱釋電攝像管電子槍簡介（二）教學(xué)要求了解電視攝像的基本原理；（2）理解攝像管的主要性能參數(shù)；（3）理解攝像管的分類；了解熱釋電攝像管和電子槍。（三）重點與難點.攝像管的結(jié)構(gòu)與工作原理（三個步驟）.攝像管圖像的寫入方式與讀出方式.熱釋電攝像管的工作原理（基本概念：熱釋電效應(yīng)；單疇化；基底電荷；工作時對輻射信號 的要求）。第8章固體成像器件成像原理及應(yīng)用（-）課程內(nèi)容CCD的物理基

8、礎(chǔ)與工作原理CCD的結(jié)構(gòu)與特性CCD成像原理增強型（微光）電荷耦合成像器件CCD的應(yīng)用CMOS成像器件及其應(yīng)用（二）教學(xué)要求掌握CCD的物理基礎(chǔ)與工作原理；掌握CCD的結(jié)構(gòu)與特性；掌握CCD成像原理；解增強型（微光）電荷耦合成像器件。了解CCD以及CMOS成像器件的應(yīng)用（三）重點與難點CCD的電荷存儲原理（非穩(wěn)態(tài)）CCD的信號讀出方式（耦合原理）CCD的特性（基本概念，會計算轉(zhuǎn)移效率；SCCD、BCCD）CCD的成像原理（線陣、面陣，能夠系統(tǒng)描述前后過程）增強型 CCD（ICCD、BCCD、EBCCD、EMCCD）CCD的應(yīng)用CMOS信號讀出方式（選址原理）第10章紅外熱成像器件成像物理（一）

9、課程內(nèi)容紅外探測器的分類紅外探測器的工作條件與性能參數(shù)光電導(dǎo)型紅外探測器光伏型紅外探測器紅外焦平面陣列探測器非制冷紅外焦平面陣列探測器量子阱紅外探測器（二）教學(xué)要求了解紅外探測器的分類；（2）掌握紅外探測器的工作條件與性能參數(shù)；（3）理解五種典型紅外探測器的工作原理；（三）重點與難點.紅外探測器的分類、工作條件、性能參數(shù).五種典型紅外探測器的工作原理。三 本課程開設(shè)的實驗項目（如課程不含實驗，該項可不填）無四、學(xué)時分配及教學(xué)方法注：1.課程實踐學(xué)時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格;章（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂 教學(xué)實 驗上機課程 實踐小 計第一章22講授法目標(biāo)1第二

10、章22講授法目標(biāo)1第三章22講授法目標(biāo)1第四章22講授法目標(biāo)1/r/r -J-*第五早66講授法目標(biāo)1、2第八早44講授法目標(biāo)1、2第七章44講授法目標(biāo)1、2第八章66講授法目標(biāo)1、2第十章44討論法目標(biāo)1、2合計32322.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項目、案例等教 學(xué)方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重支持的課程目標(biāo)課堂表現(xiàn)簽到及課堂表現(xiàn)20%目標(biāo)1、2期末考試開卷考試，試卷題型包括 填空題、選擇題、簡答題 等。80%目標(biāo)1、2注：1 .分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末

11、考試、大作業(yè)、小 論文、項目設(shè)計和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項目設(shè)計要求等。.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六、課程目標(biāo)達(dá)成度評價課程目標(biāo)對應(yīng)考核形式實際評測結(jié)果（學(xué)生達(dá)到的平均水平）課程目標(biāo)1課堂表現(xiàn)、期末考試課堂表現(xiàn)xl0%+期末考試對應(yīng)試題平均分 x80%課程目標(biāo)2課堂表現(xiàn)、期末考試課堂表現(xiàn)xl0%+期末考試對應(yīng)試題平均分 x80%七、參考書目及學(xué)習(xí)資料（書名，主編，出版社，出版時間及版次）.光電成像原理與技術(shù)，白廷柱，金偉其編著，北京理工大學(xué)出版社，2006年1月第1版.光電成像原理，鄒異松，劉玉風(fēng)，白廷柱編著，北京理工大學(xué)出版社，1997第1版.微光與紅外成像技術(shù)，張敬賢，李玉丹，金偉其編著，北京理工大學(xué)出版