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光电成像原理与技术考试要点

第一章:

1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。

答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间

的定量关系,通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题

[2]收到的限制:当电磁波的波长增大时,所能获得的图像分辨力将显著降低。

对波长超过毫米量级的电磁波而言,用有限孔径和焦距的成像系统所获得的

图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。

目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨
力下降限制了将长波电磁波用于成像外,用于成像的电磁波也存在一个短波限。通
常把这个短波限确定在X射线(Roentgen射线与y射线(Gamma射线波段。这是
因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力,所以,宇宙射线难以在普通条件下聚焦成
像。

2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些
限制?

答:[1]应用:(1人眼的视觉特性(2各种辐射源及目标、背景特性(3大气光学特
性对辐射传输的影响(4成像光学系统(5光辐射探测器及致冷器(6信号的电子学
处理(7图像的显示

[2]突破了人眼的限制:(1可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2可以拓展
人眼对微弱光图像的探测能力(3可以捕捉人眼无法分辨的细节(4可以将超快速现
象存储下来

3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?

答:[1]直视型:用于直接观察的仪器中,器件本身具有图像的转换、增强及显示等
部分,可直接显示输出图像,通常使用光电发射效应,也成像管.[2]电视型:于电视摄像
和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转
换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应,不直接显示图像.

4.什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同。

答:[1]变像管:接收非可见辐射图像,如红外变像管等,特点是入射图像和出射图
像的光谱不同。[2]像增强器:接收微弱可见光辐射图像,如带有微通道板的像增强
器等,特点是入射图像极其微弱,经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出
人眼能够正常观看的光学图像。[3]异同、相同点:二者均属于直视型光电成像器
件。不同点:主要是二者工作波段不同,变像管主要完成图像的电磁波谱转换,像增
强器主要完成图像的亮度增强。

5.反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些?

答:[1]转换系数(增益[2]光电灵敏度(响应度-峰值波长,截止波长

6.光电成像过程通常包括哪几种噪声?

答:主要包括:(1散粒噪声(2产生一复合噪声(3温度噪声(4热噪声(5低频噪声
(1/f噪声(6介质损耗噪声(7电荷藕合器件(CCD的转移噪声

第二章:

1.人眼的视觉分为哪三种响应?明、暗适应各指什么?

答:[1]三种响应:明视觉、暗视觉、中介视觉。人眼的明暗视觉适应分为明适应
和暗适应[2]明适应:对视场亮度由暗突然到亮的适应,大约需要2~3min[3]暗适应:
对视场亮度由亮突然到暗的适应,暗适应通常需要45min,充分暗适应则需要一个
多小时。

2.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度?

答:[1]人眼的绝对视觉阈:在充分暗适应的状态下,全黑视场中,人眼感觉到的最
小光刺激值。[2]阈值对比度:时间不限,使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆
盘,察觉概率为50%时,不同背景亮度下的对比度。[3]光谱灵敏度(光谱光视效率:人
眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度(响应。

3.试述人眼的分辨力的定义及其特点。

答:[1]定义:人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ,其倒数为人眼
分辨力。

[2]特点:眼睛的分辨力与很多因素有关,从内因分析,与眼睛的构造有关(此处
不再讨论。从外因分析,主要是决定于目标的亮度与对比度,但眼睛会随外界条件
的不同,自动进行适应,因而可得到不同的极限分辨角。当背景亮度降低或对比度
减小时,人眼的分辨力显著地降低。于中央凹处人眼的分辨力最高,故人眼在观察
物体时,总是在不断地运动以促使各个被观察的物体依次地落在中央凹处,使被观
察物体看得最清楚。

4.简述下列定义:(1图像信噪比(2图像对比度(3图像探测方程

答:[1]图像信噪比:图像信号与噪声之比[2]图像对比度:指的是一幅图像中明
暗区

域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,即指一幅图像灰度反差的大
小。

[3]当关系式成立时,表明图像可探测到,反之将不能探测。

5.目标搜索的约翰逊准则把探测水平分为几个等级?各是怎么定义的?

答:分为四个等级分别为:[1]探测(发现:在视场中发现一个目标[2]定向:可大致
区分目标是否对称及方位[