光電成像原理與技術(shù)第一節(jié)

周燕zhouyan@

王新偉wangxinwei@

電子電氣與通信工程學(xué)院光電成像原理與技術(shù)光電成像原理與技術(shù)基本要求：1、考試：平時成績30%，閉卷考試70%；2、參考書：白廷柱、金偉其，光電成像原理與技術(shù)，北京理工大學(xué)出版社向世明、倪國強，光電子成像器件原理，國防工業(yè)出版社安毓英、曾小東，光電探測原理，西安電子科技大學(xué)出版社王慶有，光電技術(shù)，電子工業(yè)出版社常本康、蔡毅，紅外成像陣列與系統(tǒng)，科學(xué)出版社光電成像原理與技術(shù)Ch1:緒論什么是光電成像技術(shù)？光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用光電成像器件分類與特性光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch1（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：擴展人眼的視覺特性光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？胰腺癌光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？1、光電成像技術(shù)定義？

以光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、光電子理論和半導(dǎo)體物理為基礎(chǔ)，通過各類光電成像器件將目標(biāo)的自然反射、輻射轉(zhuǎn)換為圖像的技術(shù)，稱之為光電成像技術(shù)。光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：擴展人眼的視覺特性人眼視覺的局限性：空間時間靈敏度光譜分辨力80%信息來自于視覺

光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：擴展人眼的視覺特性

內(nèi)蒙古呼倫貝爾可見光圖像：

人眼對時間、空間的限制：突破時間、空間上的限制照相機光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：擴展人眼的視覺特性

照相機內(nèi)蒙古呼倫貝爾

傍晚灰度圖像：

人眼對靈敏度的限制：光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：擴展人眼的視覺特性

漆黑夜晚：照相機內(nèi)蒙古呼倫貝爾

人眼對靈敏度的限制：光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：

漆黑夜晚：

微光夜視儀擴展人眼的視覺特性人眼對靈敏度的限制：光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：

漆黑夜晚：

內(nèi)蒙古呼倫貝爾

激光夜視儀擴展人眼的視覺特性人眼對靈敏度的限制：光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：

漆黑夜晚：熱像儀突破靈敏度的限制擴展人眼的視覺特性人眼對靈敏度的限制：光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？對于電磁場：Maxwell方程組得出結(jié)論：全部電磁波段都可以成像，像空間兩點的距離大于衍射極限，可分辨出其間的光強分布，也就構(gòu)成圖像信息。成像分辨力決定于：

光電成像的波譜范圍：亞毫米波、紅外輻射、可見光、紫外輻射、x射線，r射線，突破了人眼光譜的限制！光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：

擴展人眼的視覺特性距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望不同的成像方式，對比度不同，成像的分辨力也不同。光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？2、光電成像技術(shù)本質(zhì)：

擴展人眼的視覺特性人眼對分辨力的限制：視場角不同，分辨率不同；內(nèi)蒙古呼倫貝爾變焦夜視儀突破分辨力的限制光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)——遠(yuǎn)距離，遙視；電視

Ch2（一）：什么是光電成像技術(shù)？小結(jié)：光電成像技術(shù)利用各種光電成像器件，完成成像過程的技術(shù)，同時延伸擴展人眼的視覺特性。延伸的人眼視覺特性：空間時間靈敏度分辨力光譜——存儲；照相機——夜視；微光像增強器、熱成像——小；熒光壽命顯微成像，變焦激光夜視——非可見光，微波、紅外等光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)距離選通三維計算成像應(yīng)距離選通三維激光成像技術(shù)距離選通成像技術(shù)展望

Ch1（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用1、光電成像的技術(shù)沿革2、光電成像技術(shù)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用范圍光電效應(yīng)的理論：1873年：史密斯（W.Smith）首先發(fā)現(xiàn)了光電導(dǎo)現(xiàn)象；1887年：赫茲（Hertz）發(fā)現(xiàn)了紫外輻射對放電過程的影響，第二年哈爾瓦克（Hallwacks）試驗證實了紫外輻射可以使金屬表面發(fā)射負(fù)電荷，其后由斯托列托夫、勒納(Lenard)和愛因斯坦相繼完善了光電發(fā)射（外光電效應(yīng)）的基本定律。1900年：普朗克（Planck）提出了光的量子特性；1916年：愛因斯坦（Einstein）完善了光與物質(zhì)內(nèi)部電子能態(tài)相互作用的量子理論，人類從此揭示了內(nèi)光電效應(yīng)的本質(zhì)，獲得了1921年諾貝爾物理獎。1、光電成像技術(shù)的歷史沿革光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)1、光電成像技術(shù)的歷史沿革變像管與像增強器：1929年：科勒（Koller）制成了銀氧銫光陰極，從此出現(xiàn)了光電管；1934年：Л.А.

庫別茨基提出光電倍增管的雛形；1936年：格利胥(G?rlich)發(fā)現(xiàn)了銻銫光陰極；1955年：薩默(Sommer)研制了銻鉀鈉銫多堿光陰極；1963年：西蒙（Simon）提出了負(fù)電子親和勢光陰極理論，伊萬思(Evans)等人成功研制了基于負(fù)電子親和勢的鎵砷光陰極；

高量子效率的光陰極使得微光圖像的增強技術(shù)達(dá)到實用化階段，形成了現(xiàn)在各種各樣的微光像增強器。

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用范圍光電成像原理與技術(shù)距離選通三維計算成像技術(shù)1、光電成像技術(shù)的歷史沿革電視攝像器件電真空類型：1934年：弗蘭茲沃思(Fransworth)開發(fā)了基于光電像管的電視攝像機，照度：10000lx；1947年：超正析像管，照度：2000lx；1965年：氧化鉛像管，靈敏度和分辨力很高；取代超正析像管，誕生了不同尺寸的彩色攝像機；固體攝像器件：1970年：玻伊爾和史密斯開發(fā)出了第一只電荷耦合器件，獲得2009年度諾貝爾物理獎。近年來：互補金屬氧化物導(dǎo)體（CMOS）的發(fā)展，使得器件向小型化、低成本、高清晰發(fā)展。

詳細(xì)請參閱“現(xiàn)代光學(xué)與光子學(xué)的進展”周立偉，蘇君紅等人

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用范圍2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)白天應(yīng)用：觀測、天文、地理等夜視應(yīng)用：微光成像技術(shù)顯微應(yīng)用：顯微成像紅外熱成像技術(shù)夜視應(yīng)用：紅外熱成像技術(shù)透視成像：利用折射、散射等物理成像顯微應(yīng)用：紅外顯微鏡熱監(jiān)測應(yīng)用：溫差成像紫外成像技術(shù)、X射線照相技術(shù)、γ射線成像光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)白天應(yīng)用：CCD，CMOS，各種特殊相機最古老星系麒麟星座天文相機：行星相機光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)白天應(yīng)用：CCD，CMOS，各種特殊相機科學(xué)研究軍事領(lǐng)域汽車防撞等研究高速攝影：光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)夜視應(yīng)用：主動成像：成像器件+光源

被動成像：成像器件激光輔助照明成像：安防監(jiān)控小區(qū)、道路重要目標(biāo)鐵路港口邊海防…….LED輔助：100~200米LD輔助：3000米光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)夜視應(yīng)用：主動成像：成像器件+光源

被動成像：成像器件距離選通激光成像：遠(yuǎn)距離夜間、水下等脈沖激光選通ICCD或者ICMOS最遠(yuǎn)10公里以遠(yuǎn)光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)夜視應(yīng)用：主動成像：成像器件+光源

被動成像：成像器件被動成像：軍事應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用微光（可見光）成像技術(shù)顯微應(yīng)用：顯微成像微結(jié)構(gòu)觀察、熒光成像：光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)目標(biāo)和背景輻射差產(chǎn)生信號，被動成像，全時，全天候；對霧雨雪穿透能力比可見光強，遠(yuǎn)距離，20~30公里；透過偽裝和復(fù)雜背景，甚至可以看到人、飛機、坦克等留下的影子；近紅外（0.8~2.5μm）中紅外（2.5~50μm）遠(yuǎn)紅外（50~1000μm）光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)夜視應(yīng)用：目標(biāo)偵察、觀瞄、導(dǎo)航、制導(dǎo)等軍事應(yīng)用

公安偵察、邊海防、海上緝私等公安應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)FLIR公司2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)夜視應(yīng)用：目標(biāo)偵察、觀瞄、導(dǎo)航、制導(dǎo)等軍事應(yīng)用

公安偵察、邊海防、海上緝私等公安應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)透視成像：利用折射、散射等物理成像光電成像原理與技術(shù)

達(dá)芬奇的《三博士來朝》和紅外光下的隱藏的草圖2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)顯微成像：礦物質(zhì)研究、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)熱監(jiān)測應(yīng)用：鋼鐵、石化、電子電力、汽車、醫(yī)學(xué)、消防領(lǐng)域光電成像原理與技術(shù)耐火材料脫落動機故障石油管道2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)熱監(jiān)測應(yīng)用：鋼鐵、石化、電子電力、汽車、醫(yī)學(xué)、消防等領(lǐng)域光電成像原理與技術(shù)電路板熱管理電力線2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)熱監(jiān)測應(yīng)用：鋼鐵、石化、電子電力、汽車、醫(yī)學(xué)、消防等領(lǐng)域光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紫外成像技術(shù)光電成像原理與技術(shù)A波段（400~315nm，UVA）B波段（315~280nm，UVB）C波段（280~200nm，UVC，日盲區(qū)）；成像不受日光干擾，虛警率低，隱蔽性好；可以探測電弧、電暈放電；紫外成像方式和可見光類似；主要用于告警、跟蹤等軍事應(yīng)用、指紋、血跡等警用以及電力、醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紫外熱成像技術(shù)軍事領(lǐng)域：告警、跟蹤等光電成像原理與技術(shù)盧克望遠(yuǎn)鏡

利用紫外輻射來探測導(dǎo)彈發(fā)射

美國“環(huán)球鷹”無人機2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紫外熱成像技術(shù)警用領(lǐng)域：指紋、體液（血跡、唾液等）、火藥、麻醉品等；醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：DNA，腫瘤等；光電成像原理與技術(shù)2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用紫外熱成像技術(shù)電力線監(jiān)測、天文及其他光電成像原理與技術(shù)長光地球等離子體層圖像2、光電成像系統(tǒng)實現(xiàn)的途徑及應(yīng)用

Ch2（二）：光電成像技術(shù)沿革及應(yīng)用X光成像技術(shù)光電成像原理與技術(shù)波長很短約介于0.001~10