CMOS 成像芯片介绍

照相机成像原理和构造

照相机成像原理和构造 光博会后看到照相机后的观后感，了解照相机原理及构造，以下资料来自专业人士介绍以及所学工程光学教材知识。 照相机的镜头是一个凸透镜，来自物体的光经过凸透镜后，在胶卷上形成一个缩小、倒立的实像。 胶卷上涂着一层感光物质，它能把这个像记录下来，经过显影、定影后成为 底片，用底片洗印就得到相片。 照相时，物体离照相机镜头比较远，像是倒立、缩小的。 照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后，被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像，经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。

最早的照相机结构十分简单，仅包括暗箱、镜头和感光材料。现代照相机比较复杂，具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统，是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。 1550年，意大利的卡尔达诺将双凸透镜置于原来的针孔位置上，映像的效果比暗箱更为明亮清晰；1558年，意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈，使成像清晰度大为提高；1665年，德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带的单镜头反光映像暗箱，因为当时没有感光材料，这种暗箱只能用于绘画。 1822年，法国的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片，但成像不太清晰，而且需要八个小时的曝光。1826年，他又在涂有感光性沥青的锡基底版上，通过暗箱拍摄了一张照片。 1839年，法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机，它是由两个木箱组成，把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦，用镜头盖作为快门，来控制长达三十分钟的曝光时间，能拍摄出清晰的图像。 1860年，英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机；1862年，法国的德特里把两只照相机叠在一起，一只取景，一只照相，构成了双镜头照相机的原始形式；1880年，英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。 随着感光材料的发展，1871年，出现了用溴化银感光材料涂制的干版，1884年，又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷。 随着放大技术和微粒胶卷的出现，镜头的质量也相应地提高了。1902年，德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论，和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃，制成了著名的“天塞”镜头，由于各种像差的降低，使得成像质量大为提高。在此基础上，1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的、35毫米胶卷的小型莱卡照相机。 不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式取景器。1930年制成彩色胶卷；1931年，德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器，提高了调焦准确度，并首先采用了铝合金压铸的机身帘快门。

数码相机的成像原理

1.1 数码相机的成像原理 在对数码相机的特点和基本组件了解之前，下面来了解一下数码相机是如何工作的，这有利于更好地理解和掌握相机的各项关键参数，深入了解相机的性能。 当打开相机的电源开关后，主控程序芯片开始检查整个相机，确定各个部件是否处于可工作状态。如果一切正常，相机将处于待命状态；若某一部分出现故障，LCD屏上会显示一个错误信息，并使相机完全停止工作。 当用户对准拍摄目标，并将快门按下一半时，相机内的微处理器开始工作，以确定对焦距离、快门的速度和光圈的大小。当按下快门后，光学镜头可将光线聚焦到影像传感器上，这种CCD/CMOS半导体器件代替了传统相机中胶卷的位置，它可将捕捉到的景物光信号转换为电信号。 此时就得到了对应于拍摄景物的电子图像，由于这时图像文件还是模拟信号，还不能被计算机识别，所以需要通过A/D（模/数转换器）转换成数字信号，然后才能以数据方式进行储存。接下来微处理器对数字信号进行压缩，并转换为特定的图像格式，常用的用于描述二维图像的文件格式包括Tag TIFF（Image File Format）、RAW（Raw data Format）、FPX（Flash Pix）、JFIF（JPEG File Interchange Format）等，最后以数字信号存在的图像文件会以指定的格式存储到内置存储器中，那么一张数码相片就完成拍摄了，此时通过LCD（液晶显示器）可以查看所拍摄到的照片。 前面只是简单介绍了其大致的过程，下面结合图1-1来详细地介绍相片成像的整个过程。 图1-1 成像原理示意图 （1）当使用数码相机拍摄景物时，景物反射的光线通过数码相机的镜头透射到CD上。 （2）当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发而释放出电荷，生成感光元件的电信号。 （3）CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对发光二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。 （4）经过放大和滤波后的电信号被传送到ADC，由ADC将电信号（模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度与电压的高低成正比，这些数值其实也就是图像的数据。 （5）此时这些图像数据还不能直接生成图像，还要输出到DSP（数字信号处理器）中，在DSP中，将会对这些图像数据进行色彩校正、白平衡处理，并编码为数码相机所支持的图像格式、分辨率，然后才会被存储为图像文件。 （6）当完成上述步骤后，图像文件就会被保存到存储器上,我们就可以欣赏了。 1.2 数码相机的基本部件 无论是哪种款式的数码相机，大都包括图1-2、图1-3出示的基本组件。

数字图像处理

数字图像处理(MATLAB版) 实验指导书 (试用版) 本实验指导书配合教材和课堂笔记中的例题使用 姚天曙编写 安徽农业大学工学院 2009年4月试行

目录 实验一、数字图像获取和格式转换 2 实验二、图像亮度变换和空间滤波 6 实验三、频域处理7 实验四、图像复原9 实验五、彩色图像处理10 实验六、图像压缩11 实验七、图像分割13 教材与参考文献14

《数字图像处理》实验指导书 实验一、数字图像获取和格式转换 一、实验目的 1掌握使用扫描仪、数码相机、数码摄像级机、电脑摄像头等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法； 2修改图像的存储格式；并比较不同压缩格式图像的数据量的大小。 二、实验原理 数字图像获取设备的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。各类设备都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。 扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。扫描仪工作原理见图1.1。

单反相机的原理和结构

一单反相机的原理和结构 銅峰电子刘根 数码单反相机的全称是数码单镜头反光相机（Digital single lens reflex）,缩写为DSLR。数码单反相机专指使用单镜头取景方式对景物进行拍摄的一种照相机，拍摄者使用相机背后的光学取景框进行观察，通过观察安装在相机前段的镜头所提供的视觉角度的大小进行拍摄。 在单反相机的结构中，作为重要的是照相的反光镜和相机上端圆拱结构内安装的五面镜或五棱镜。拍摄者正是使用这种结构从取景器中直接观察到镜头的影像。由单镜头反光相机的构造图可以看到，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏，并结成影像，透过接目镜和五棱镜，拍摄者就可以在取景器中看到外面的景物。这个过程有点像人们透过窗户看到外面的世界，窗户的大小便是人们看到外面景物的范围。

当拍摄者看到自己满意的角度和拍摄内容的时候，既可以按动快门。按动快门的过程就是一个拍摄和成像的过程，术语称为曝光。不管是胶片单反相机还是数码单反相机，曝光原理是完全相同的。在按下快门的瞬间，反光镜向上弹起，胶片前面的快门幕帘同时打开，通过镜头的光线（影像）投射到感光部件上，使胶片或数码相机的感光元件曝光。在按下快门的这一瞬间，光学取景器中会出现黑屏的情况（黑屏的时间根据快门的快慢而不同），之后反光镜立即恢复原状，取景器中再次可以看到影像（此时已经完成了一次曝光）。

单反相机的这种构造，决定了镜头在相机的结构中占有相当重要的地位。使用这种相机的最大优势是摄影师在光学取景器中看到的取景范围和感光元件的影像实际拍摄范围基本一致。摄影师使用不同的镜头配置可以达到很好的拍摄效果，从具有冲击力的7.5mm鱼眼镜头到长达1600mm以上的超级远摄远镜头，都可以安装在同一台相机上，从而拍摄出效果迥异的图片。此外，单反相机在一定程度上消除了旁轴相机的取景视觉差异，使摄影师可以更精确地控制取景范围，选择最完美的拍摄角度。

照相机原理和构造56701

一、人眼成像的原理 摄影又称摄影术，就是人们通使用照相机把反射在景物上的光线，通过镜头在感光材料上感光而形成影像的过程。所以有些国家把照相机称为“照光机”，这是比较准确的，也就是说，摄影的过程并不是把景物摄录下来，而是把景物反射出的光线记录在感光材料上，形成的影像本不是景物的影像，而是光线在感光材料上形成了潜影。 照相机最早是谁发明的已无从查考，但第一个在底片的银盐上成像的是法国人达盖尔，就是今天的数码成像也是在达盖尔的银盐成像的基础上发展起来的，成像的原理一直不变。 归根结底，照相机是对人眼的仿生，照相机成像的原理与人眼看到景物在视网膜上成像的原理也是一样的——当然人眼比世界上最先进的照相机都更为先进，结构也更为复杂。下图就是人眼接受外界光线而成像的结构图。（这可是UU比照着生物老师的教科书画的，差点累死） 图（1）简约眼视网膜像的形成图

从上图我们可以看出，人眼中的晶状体就如同一个凸透镜，物体AB经过晶体透过节点后，会在视网膜上形成像ab，当然进入眼中的光线还必须通过瞳孔而到达后主焦点，而瞳孔则会根据光线的强弱自动调节其开孔大小。 眼睛之所以能看见周围的各种物体，一是必须有光，二是眼球内可以成像的构造。当我们睁开眼睛，从周围物体发射或反射而来的光，穿过瞳孔和晶状体，聚集在眼睛后面的视网膜上，形成这些物体的图像。连接视网膜的视神经立即把这些信息传送到大脑，所以我们就能看到这些物体。人以左右眼看同样的对象，两眼所见角度不同，在视网膜上形成的像并不完全相同，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。当然就这一点而言，照相机只相当于人的一只眼，不可能产生立体的感觉了。 二、照相机的工作原理 明白了以上的道理，我们就很容易理解照相机的成像原理了。下图是简易照相机的成像光路图。

数字图像处理DCT

基于DCT图像压缩技术研究及仿真 题目：基于DCT的图像压缩技术研究与仿真实现 院系名称：国际学院 专业班级：电子信息工程技术07级03班 学生姓名：梁岑学号：20073930304 指导教师：朱春华教师职称：讲师2010

摘要 离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，简称DCT）常被认为是对语音和图像信号进行变换的最佳方法。为了工程上实现的需要，国内外许多学者花费了很大精力去寻找或改进DCT的快速算法。由于近年来DSP的发展，加上专用集成电路设计上的优势，这就牢固地确立DCT在目前图像编码中的重要地位，成为H.261、JPEG、MPEG等国际上公用的编码标准的重要环节。MATLAB是由美国Math-Works公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算软件,它集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示多种功能于一体,构成了一个方便的界面友好的用户环境。MATLAB中的图像处理工具箱是许多基于MATLAB技术计算环境的函数包的集合,图形功能完备。 本文主要讨论了DCT变换方法，并讨论了应用MATLAB中的图像处理工具箱中的相关函数和命令，利用C语言来实现离散余弦变换的图像压缩算法的仿真。 关键词：离散余弦变换（简称DCT）；MATLAB；VC6.0,DCT变换方法；图像处理； 图像压缩；仿真

目录 1 绪论 (6) 2 图像压缩基本原理及模型 (8) 2.1图像压缩基本原理 (8) 2.1.1图像压缩的基本思想 (8) 2.1.2图像压缩的方法 (8) 2.2图像压缩系统流程图 (9) 2.3分析图像压缩的主要模块 (10) 2.3.1色度空间转换 (10) 2.3.2离散余弦变换 (10) 2.3.3量化编码 (11) 2.3.4“Z”字型扫描 (12) 2.3.5编码及解码 (12) 2.4图像数据压缩的目 (13) 2.5图像压缩的基本模型 (15) 3 离散余弦变换的C语言及MATLAB混合仿真 (16) 3.1离散余弦变换(DCT) (16) 3.2M ATLAB的功能 (17) 3.3离散余弦变换的M ATLAB仿真 (18) 结论 (23) 附录 (22)

数码相机成像的具体步骤详细讲解!

数码相机成像的具体步骤详细讲解！ 数码相机成像的具体步骤详细讲解！电子元件知识10月7日讯，到目前为止，人们对数字相机性能的关注大部分集中在所摄图片的像素高低上。像素的高低直接取决于数字相机图像传感器的尺寸和密度。图像传感器是数字相机的核心结构，主要分为CCD(Charge-CoupledDevice)光电荷耦合器件和CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)互补金属氧化物半导体集成电路两种。图像传感器由具有光传感单元和光敏二极管列阵硅芯片制成。这些光传感单元与像素高低直接相关，它们能够与撞击到上面的光脉冲相作用，并将其转换成电荷信号。 图像传感器上的光敏单元数目(像素)有两种表示方法。一是用X/Y轴方向(即传感器的宽度和高度方向)数目乘积表示，如640480;另一种是用光敏单元总数来表示，如一百万像素。 制造商通常对于给定的图像传感器会给出两个像素数目指标。第一个数字是传感器上所有的像素数目，如三百三十四万像素或者写为3.34MegaPixels。第二个数字是传感器上真正用于捕捉图像的光敏单元(激活像素)数目。第二个数字一般比第一个小5%左右。 在超净环境中生产数字相机 造成这5%差别的原因有很多。在目前的传感器制作工艺中，生产一个100%完美毫无缺陷的产品几乎是不可能的，我们通常把图像传感器生产过程中出现的有缺陷光敏单元称为暗像素或者缺陷像素。还有部分像素被用于其它方面，例如用于从传感器读取数据时的校准过程，或者为了保证图像比例而故意不使用。很小的一部分处在传感器边缘区域的像素被人为遮蔽，避免接受外来光线，而是用于检测CCD背景所产生的噪声，以便在实际图像数据中将背景噪声加以扣除。 需要技术的像素数与CCD尺寸关系不是线性的，从三百万像素提高到四百万像素像素数

最新数字图像处理(基础)教案

数字图像处理（基础）教案 一、基础知识 第一节、数字图像获取 一、目的 1掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法； 2修改图像的存储格式。 二、原理 用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一。 扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。 扫描仪的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。 扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

图1.1扫描仪的工作原理 扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。 在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。CCD是Charge Couple Device的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。CCD 在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。如果我们想增加图像的分辨率，就必须增加CCD上的光敏单元数量。实际上，CCD的性能决定了扫描仪的x方向的光学分辨率。A/D变换器是将模拟量(Analog)转变为数字量(Digital)的半导体元件。从CCD获取的电信号是对应于图像明暗的模拟信号，就是说图像由暗到亮的变化可以用从低到高的不同电平来表示，它们是连续变化的，即所谓模拟量。A/D变换器的工作是将模拟量数字化，例如将0至1V的线性电压变化表示为0至9的10个等级的方法是：0至小于0.1V 的所有电压都变换为数字0、0.1至小于0.2V的所有电压都变换为数字1……0.9至小于1.0V的所有电压都变换为数字9。实际上，A/D变换器能够表示的范围远远大于10，通常是2^8=256、2^10=1024或者2^12=4096。如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像分成1024个灰度等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。 步骤

数字图像处理

数字图像处理的理论基础及发展方向 一、数字图像处理的起源及发展 数字图像处理(Digital Image Processing) 将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理，起源于20 世纪20年代，目前已广泛地应用于科学研究、工农业生产、生物医学工程、航空航天、军事、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，已成为一门引人注目、前景远大的新型学科，发挥着越来越大的作用。数字图像处理作为一门学科形成于20 世纪60 年代初期，早期的图像处理的目的是改善图像的质量，以人为对象，以改善人的视觉效果为目的，首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(J PL)并对航天探测器徘徊者7 号在1964 年发回的几千张月球照片使用了图 像处理技术，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行了更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果，1972 年英国EMI 公司工程师Ho usfield 发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置即CT(Computer Tomograph) 。1975 年EMI 公司又成功研制出全身用的CT 装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。 1979 年这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类作出了划时代的贡献。随着图像处理技术的深

入发展，从70 年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界。很多国家，特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70 年代末MIT 的Ma rr 提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后多年的主导思想。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展，但它本身是一个比较难的研究领域，存在不少困难，因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少，因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。正因为如此，图像处理理论和技术受到各界的广泛重视，当前图像处理面临的主要任务是研究新的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。 二、数字图像处理的研究内容 数字图象处理，就是采用计算机对图象进行信息加工。图象处理的主要内容有：图像的采集、增强、复原、变换、编码、重建、分割、配准、嵌拼、融合、特征提取、模式识别和图象理解。 对图像进行处理(或加工、分析)的主要目的有三个方面： 1)提高图像的视感质量,如进行图像的亮度、彩色变换,增强、抑制某些成分,对图像进行几何变换等,以改善图像的质量。 2)提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,这些被提取的特征或信息往往为计算机分析图像提供便利。提取特征或信息的过程是模式识别或计算机视觉的预处理。提取的特征可以包括很多方面,如频

光学和数码变焦的原理

光学和数码变焦的原理

光学和数码变焦的原理 在我们接触数码相机时，许多机型都会出现光学变焦以及数码变焦的概念。对于刚刚接触数码相机，并准备作出选购的消费者来说，往往只是看到两者均能够将远处物体放大，而无法具体的分辨出两者的实质区别。这样往往导致具体选购的抉择出现失误。事实上，光学变焦是数码相机镜头的一个极为重要的参数，它和数码变焦存在着本质上的区别。 两者的区别不但体现出它们的工作原理上，在最终的成像效果上，两者也会有明显的差别。单单从成像质量来说，光学变焦比数码变焦优秀很多。但是数码变焦由于成本低廉，也广泛配备在消费级数码相机中。而且，随着图象处理技术的提高，数码变焦的效果也有所改善，例如索尼SmartZoom数码变焦技术，就是一个较为实用的数码变焦技术。 在面临着众多的技术信息，消费者选购起来也更加棘手，到底在光学变焦与数码变焦之间该如何作出选择呢？下面我们就对两者的区别、实

用性以及具体的选购等问题做些简单陈述，希望能给大家的选购提供些建议。 光学变焦与数码变焦的各自原理 光学变焦 要了解光学变焦的原理，首先我们来看看镜头成像的过程。在我们的初中物理课上，老师都会给我们做放大镜成像的试验，燃烧的蜡烛通过放大镜会在白板上清晰地投影出来，同时随着放大镜的前后移动，燃烧的蜡烛在白板上影像的大小会发生变化。这既是相机成像的原理，也是光学变焦的原理所在。相机的光学变焦就是通过改变镜头中焦点的位置，来改变进入镜头光线的角度，从而使同一距离的被摄物体在感光元件上变得更大，或者让更远的物体能够更清晰得聚焦在感光元件上。

上面是相机成像简单的平面图，光学变焦就是通过移动镜头内部镜片来改变焦点的位置，改变镜头焦距的长短，并改变镜头的视角大小，从而实现影像的放大与缩小。上图中，红色三角形较长的直角边就是相机的焦距。当改变焦点的位置时，焦距也会发生变化。例如将焦点向成像面反方向移动，则焦距会变长，图中的视角也会变小。这样，视角范围内的景物在成像面上会变得更大。这就是光学变焦的原理。 我们平时接触的数码相机光学变焦的焦距，它实际上就是上图中焦距的长度。例如佳能A95的3倍光学变焦镜头，它的焦距为7.8-23.4mm，指的就是焦距长度能够变化的范围，实际上也就是被摄物体能够放大的范围。而等效焦长是将上述焦距换算为传统35mm相机的焦距，从而变得更加直观，这个问题就不在我们的讨论范围了。数码变焦 数码变焦在原理上理解起来就比较复杂一些。就现在的主流技术来看，数码变焦是利用影像处理器将感光元件中某一区域的感光单元所 获得的图象信息进行单独的放大。但是，这种单

《数字图像处理》课后作业2015

《数字图像处理》课后作业（2015） 第2章 2.5 一个14mm?14mm的CCD摄像机成像芯片有2048?2048个像素，将它聚焦到相距0.5m远的一个方形平坦区域。该摄像机每毫米能分辨多少线对？摄像机配备了一个35mm镜头。（提示：成像处理模型见教材图2.3，但使用摄像机镜头的焦距替代眼睛的焦距。） 2.10 高清电视（HDTV, High Definition TV ）使用1080条水平电视线（TV Line）隔行扫描来产生图像（每隔一行在显像管表面画出一条水平线，每两场形成一帧，每场用时1/60秒,此种扫描方式称为1080i，即1080 interlace scan；对应的有1080p，即1080 progressive scan,逐行扫描）。图像的宽高比是16:9。水平电视线数（水平行数）决定了图像的垂直分辨率，即一幅图像从上到下由多少条水平线组成；相应的水平分辨率则定义为一幅图像从左到右由多少条垂直线组成，水平分辨率通常正比于图像的宽高比。一家公司已经设计了一种图像获取系统，该系统由HDTV图像生成数字图像，彩色图像的每个像素都有24比特的灰度分辨率（红、绿、蓝分量各8比特）。请计算不压缩时存储90分钟的一部HDTV电影所需要的存储容量。 2.22 图像相减常用于在产品装配线上检测缺失的元件。方法是事先存储一幅对应于正确装配的产品图像，称为“金”图像（“golden” image），即模板图像。然后，在同类型产品的装配过程中，采集每一装配后的产品图像，从中减去上述模板图像。理想情况下，如果产品装配正确，则两幅图像的差值应为零。而对于缺失元件的产品，其图像与模板图像在缺失元件区域不同，两幅图像的差值在这些区域就不为零。在实际应用中，您认为需要满足哪些条件这种方法才可行？ 第3章 3.5 在位平面分层中, （a）如果将低阶位平面的一半设为零值，对一幅图像的直方图大体上有何影响？ （b）如果将高阶位平面的一半设为零值，对一幅图像的直方图又有何影响？ 3.6 试解释为什么离散直方图均衡化技术一般不能得到平坦的输出直方图。 3.14 右图所示的两幅图像差异很大，但它们的直方图却相同。假设每幅图像都用一个3×3的均值滤波模板进行模糊处理，那么： (a)模糊后的两幅图像的直方图还相同吗？试解释原因。 (b)如果您认为模糊后的两幅图像的直方图不相同，请画出这两幅 图像的直方图。

工业相机原理

工作原理： 在单反数码相机的工作系统中，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏并结成影像，透过接目镜和五棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。与此相对的，一般数码相机只能通过LCD屏或者电子取景器（EVF）看到所拍摄的影像。显然直接看到的影像比通过处理看到的影像更利于拍摄。 在DSLR拍摄时，当按下快门钮，反光镜便会往上弹起，感光元件（CCD或CMOS）前面的快门幕帘便同时打开，通过镜头的光线便投影到感光原件上感光，然后后反光镜便立即恢复原状，观景窗中再次可以看到影像。单镜头反光相机的这种构造，确定了它是完全透过镜头对焦拍摄的，它能使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，它的取景范围和实际拍摄范围基本上一致，十分有利于直观地取景构图。 主要特点： 单反数码相机的一个很大的特点就是可以交换不同规格的镜头，这是单反相机天生的优点，是普通数码相机不能比拟的。 另外，现在单反数码相机都定位于数码相机中的高端产品，因此在关系数码相机摄影质量的感光元件（CCD或CMOS）的面积上，单反数码的面积远远大于普通数码相机，这使得单反数码相机的每个像素点的感光面积也远远大于普通数码相机，因此每个像素点也就能表现出更加细致的亮度和色彩范围，使单反数码相机的摄影质量明显高于普通数码相机。 感光器件 提到数码相机，不得不说到就是数码相机的心脏——感光器件。与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。 电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

数码相机工作原理

数码相机工作原理 在过去二十年里，消费电子产品的大多数重要技术突破实 际上可归结于一项更大意义上的突破。仔细观察就会发 现，CD 、DVD 、高清电视、MP3和DVR 其实都是基于相同的原理，即：将传统的模拟信息（用起伏波表示）转变为数 字信息（用1和0，或比特表示）。这一技术上的根本转 变完全改变了我们处理图像和声音信息的方式，使许多事 情成为可能。 数码相机的出现是这一转变最显著的例子——它与传统 相机存在本质上的差异。传统相机完全依赖化学和机械工 艺——你甚至不需要用电来操作相机。而所有数码相机都 内置有计算机，并且都以电子形式记录图像。 这种新方法已经获得巨大成功。由于目前胶卷提供的照片质量仍然高于数码相机，因此数码相机还没有完全取代传统相机。但是，随着数字图像技术的进步，数码相机已经迅速超越传统相机，将变得更加普及。 在这篇文章中，我们将一起了解这类神奇数码装置的具体工作原理。 了解基本原理 假设你想拍一张照片并通过电子邮件发送给朋友。要实现这 一点，你必须借助计算机能够识别的语言来表示这个图像， 即比特和字节。数字图像本质上仅仅是由1和0组成的长字 串，1和0可用来表示微小的色点（或像素），所有色点（或像素）共同组成图像。（有关数据的取样及数字化表示方面 的信息，请参见对声波数字化进行的说明。光波数字化的原 理与此类似。） 如果你希望将一张照片转变成数字形式，可以采用两种方法： ? 第一种方法是先使用传统胶卷相机拍摄一张照片，然后通过化学方式处理胶卷，并将其打印在相纸上，然后使用数字扫描仪对打印照片进行取样（将光图记录为一系列的像素值）。 ? 第二种方法是可以直接对拍摄对象所反射的原始光进行采样，直接将光图分解为一系列像素值。换句话说，你可以使用数码相机。 从最根本来说，这正是数码相机要实现的功能。数码相机也和传统相机一样，包含一系列镜片，使光线聚焦、景物成像。但是，数码相机不是使光线聚焦在胶卷上，而是聚焦在能够借助电子形式记录光的半导体装置中，然后通过计算机将这种电子信息分解为数字数据。数码相机正是因为这一过程而变得好玩和有趣。 尼康数码相机 数码相机工作原理

数码相机成像过程

数码相机成像过程 1．经过镜头光聚焦在CCD或CMOS上 2．CCD或CMOS将光转换成电信号 3．经处理器加工，记录在相机的内存上 4．通过电脑处理和显示器的电光转换，或经打印机打印便形成影象。具体过程： 照相机的工作原理(4张) 对胶片相机而言，景物的反射光线经过镜头的会聚，在胶片上形成潜应影，这个潜影是光和胶片上的乳剂产生化学反应的结果。再经过显影和定影处理就形成了影像。 数码相机是通过光学系统将影像聚焦在成像元件CCD/ CMOS 上，通过A/D转换器将每个像素上光电信号转变成数码信号，再经DSP处理成数码图像，存储到存储介质当中。 光线从镜头进入相机，CCD进行滤色、感光（光电转化），按照一定的排列方式将拍摄物体“分解”成了一个一个的像素点，这些像素点以模拟图像信号的形式转移到“模数转换器”上，转换成数字信号，传送到图像处理器上，处理成真正的图像，之后压缩存储到存储介质中。 编辑本段分类划分 照相机一般可按其使用技术特征如：画幅大小、取景方式、快门形式、测光方式来分类，也可按照相机的外形和结构来分类。具体分类情况如下：

汤姆900照相机 1、照相机根据其成像介质的不同 可以分为胶片相机与数码照相机以及宝丽来相机。胶片相机主要是指通过镜头成像并应用胶片记录影像的设备。而数码照相机则是应用半导体光电耦合器件和数字存储方法记录影像的摄影设备，有使用方便，照片传输方便，保存方便等特点。宝丽来相机又称一次成像相机，是将影象直接感光在特种像纸上，可在一分钟内看到照片，合适留念照等。 2．按照相机使用的胶片和画幅尺寸 可分为35mm照相机(常称135照相机)、120照相机、110照相机、126照相机、中幅照相机、大幅照相机、APS相机、微型相机等。135照相机使用35mm胶片，其所拍摄的标准画幅为24mm X 36mm，一般每个胶卷可拍照36张或24张。 3．按照相机的外型和结构 可分为平视取景照相机(VIEWFINDER)和单镜头反光照相机（单反相机）。此外还有折叠式照相机、双镜头反光相机、平视测距器相机(RANGFINDER)、转机、座机等等。 4．按照相机的快门形式 可分为镜头快门照相机(又称中心快门照相机)、焦平面快门照相机、程序快门照相机等。 5．按照相机具有的功能和技术特性 可分为自动调焦照相机，电测光手控曝光照相机，电测光自动曝光照相机等。此外还有快门优先式、光圈优先式、程序控制式、双优先式、电动卷片(自动卷片、倒片)照相机，自动对焦(AF)照相机，日期后背照相机，内装闪光灯照相机等。 有时也可按照相机的用途来分，如专业相机和消费类相机（傻瓜相机）、一步成象照相机、立体照相机；有时也可按镜头的特性分为变焦或双焦点照相机。实际上一架现代照相机往往具有多方面的特征，因此应以综合性的方式来定义。

单反相机及成像原理讲解

单反相机成像原理 数码单镜头反光DSLR（Digital Single L ens R eflex）照相机,简称数码单反相机。在这种系统中，反光镜和棱镜的独到设计使得摄影者可以从取景器中直接观察到通过镜头的影像。单镜头反光照相机的构造图中可以看到，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏并结成影像，透过接目镜和五棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。 光通过透镜(1)，被反光镜(2)反射到磨砂取景屏(5)中。通过一块凸透镜(6) 并在五棱镜(7)中反射，最终图像出现在取景框(8)中。当按下快门，反光镜沿箭头所示方向移动，反光镜(2) 被拾起，图像被被摄在CCD(4)上，与取景屏上所看到的一致。 数码单镜头反光照相机的优势： ·不存在视差 ·精确的取景和对焦。这一点对于微距和远距摄影很重要 ·广泛的可更换镜头 ·常见的单反镜头比固定镜头相机提供了更广泛的光圈范围，尤其是增加了最大光圈 数码单镜头反光照相机的劣势： ·体积大 ·在小光圈的情况下，取景器很暗

单反数码相机和普通数码相机的区别 1、结构不同 单反数码相机与我们接触较多的普通消费数码相机是完全不同的两个系统，这里说的不同主要体现在两者的内部结构上，和传统单反相机一样采用了特殊的构造，数码单反相机根本上解决了象差的问题，就是说从取景器内部看到的就是将要暴光在胶片上的图像，普通数码相机由于采用了CCD感光模式，大家在LCD上看到的就是CCD感受到的图像，也就是说拍摄者在液晶屏上看到的也是大家将要拍摄的图像，也不存在像差问题，所以普通数码相机也能拍摄好微距！所以从这点来说，单反相机不占优势。 2、快门问题 普通数码相机对于普通用户拍摄到此一游的照片已经足够，但是它的快门速度对有较高要求的要适应恶劣拍摄环境的摄影者来说却是极为重要的，在普通数码相机中最快快门速度极为重要维持在1/1000秒左右，而单反数码相机的最快快门速度轻松就能达到1/10000秒左右，这么快的快门速度让普通数码相机望尘莫及，非常适合拍摄生态环境。 3、镜头不同 提到单反数码相机很多人都会津津乐道它拥有多种可支持的镜头，也有人认为单反数码相机与普通数码相机最大的区别就在于一个可更换镜头另一个则不可以，乍一听好像很有道理，仔细想想其实不然。比如Olympus的E20P就是一部不可换镜头的单反数码相机，当然市场上绝大多数单反数码相机背后都有配套的镜头群的支持。在拍摄活动中我们可以更换不同的特效镜头，通过取景器便可以查看不同的特殊效果，最终选择合适的镜头尝试拍摄。 单反数码相机不单支持的配套镜头多，更重要的是在镜头指标上也有普通数码相机达不到的高度。首先如广角端的拍摄效果，普通数码相机大都坚守35mm～38mm的阵地，少数高端机型的镜头支持到28mm广角，但是单反数码相机通常情况下使用原配镜头就可以拍摄出令人欣慰的广

数字图像处理论文文献综述

数字图像处理论文文献综述 文献综述 图像处理技术发展到今天，已经被应用到工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学等多个学科，并成为这些学科获取信息的重要来源及利用信息的重要手段，所以图像处理科学己经成为与国计民生紧密相连的一门应用科学。 图像处理技术研究的重点在于图像处理算法和系统结构，随着计算机、集成电路等技术的飞跃发展，图像处理技术在这两方面都取得了长足的发展。但随着图像信息数据量的增大，图像处理算法复杂度的提高，图像处理技术依然面临着许多挑战性的问题，具体可概括为图像处理的网络化、复杂问题的求解与处理速度的高速化，可以通过选择合适的图像处理平台以及恰当的图像处理算法来解决这些挑战性的问题。 图像处理技术最初是在采用高级语言编程在计算机上实现的，后来还在计算机中加入了图像处理器(GPU)，协同计算机的CPU工作，以提高计算机的图形化处理能力。在大批量、小型化和低功耗的要求提出后，图像处理平台依次出现了基于VLSI技术的专用集成电路芯片((ASIC)和数字信号处理器((DSP)，近年来，随着EDA技术的发展以及FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)技术的提高，越来越多的厂家和科研机构将FPGA作为图像处理技术实现的主要平台，以提高图像处理系统的性能。 FPGA是在PAL, GAL, CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA( Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB

数码相机的工作原理

数码相机的工作原理 导语：数码相机的工作原理是什么?数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品。在图像传输到计算机以前，通常会先储存在数码存储设备中(通常是使用闪存;软磁盘与可重复擦写光盘(CD-RW)已很 少用于数字相机设备)。 第一：它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数 字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点。 第二：光线通过镜头或者镜头组进入相机，通过数码相机成像 元件转化为数字信号，数字信号通过影像运算芯片储存在存储设备中。 第三：数码相机的成像元件是CCD或者CMOS，该成像元件的特点是光线通过时，能根据光线的不同转化为电子信号。 第四：数码相机最早出现在美国，20多年前，美国曾利用它通过卫星向地面传送照片，后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围。 数码相机的里程碑介绍： 索尼马维卡 1973年11月，索尼公司正式开始了“电子眼”CCD的研究工作，在不断技术积累的基础上它于1981年推出了全球第一台不用感光胶 片的电子相机——静态视频“马维卡(MABIKA)”。该相机使用了10mm ×12mm的CCD薄片，分辨率仅为570×490(27.9万)像素，首次将光信号改为电子信号传输。紧随其后，松下、COPAL、富士、佳能、尼 康等公司也纷纷开始了电子相机的研制工作，并于1984-1986年相继推出了自己的原型电子相机。

索尼MYC-A7AF ——第一次让数码相机具备了纯物理操作方法 在DC产业发展史上具有里程碑意义的第二款相机同样出于索尼之手，由此可见，该公司今天所取得的市场地位绝非“浪得虚名”。1986年索尼发布了MYC-A7AF，第一次让数码相机具备了纯物理操作方法，能够在2英寸盘片上记录静止图像，像素分辨率也已扩展到了38万像素。卡西欧VS-101——首台CMOS感光器件电子相机。1987年，卡西欧首先在市场上发售使用了CMOS感光器件的VS-101电子相机，尽管分辨率仅能达到28万像素，但这对于DC产业的意义非常重大。如今，CMOS除了在今天的佳能高端相机上还被广泛应用之外，其他厂商均已把CCD当做了自己产品的主导方向。 佳能RC-760 ——首台60万像素机型 想要获得接近于传统相机的拍摄效果，提升CCD像素分辨率算得上最根本的解决途径，直到1988年才由佳能公司推出了60万像素的机型RC-760。这台电子相机使用了2/3英寸60万像素CCD，外观在今天来看略显呆板，不过这可是那个年代最高像素的机器，售价比今天的一辆小车还贵。

数码相机原理和基础知识

数码相机 教学目的：掌握数码相机的工作原理、结构及各部件作用 教学难点：工作原理、结构组成 教学工具：数码相机一架 教学过程： 引言： 数码相机也称数字相机，风靡了整个世界。数码相机是数字时代的一个重要标志，它集光学技术、传感技术、微电子技术以及计算机技术和机械技术的优势于一体，采用光电转换器，将光信息转换成电信息，再加以特定处理并进行存储，是一个典型的光机电一体化产品，大有取代传统相机的趋势。 一、 数码相机的组成 １、镜头 数码相机镜头作用与普通相机镜头作用相同。取景。 分类：变焦镜头、定焦镜头。 ２、图象传感器 （１）、作用： 将光信号转变为电信号。 图象传感器是数码相机的核心部件，其质量决定了数码相机的成像质量。图象传感器的体积通常很小，但却包含了几十万个乃至上钱万个具有感光特性的二极管――光电二极管。每个光电二极管即为一个像素。当有光线照射时，光电二极管就会产生电荷累积，光线越多，电荷累积的就越多，然后这些累积的电荷就会被转换成相应的像素数据。 （２）、种类 电荷耦合器件（ＣＣＤ）：电路复杂，读取信息需在同步信号控制下一位一位地实地转移后读取，信息读取复杂，速度慢；要三组电源供电，耗电量大，但技术成熟，成像质量好。 互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）：电路简单，信息直接读取，速度较快，只需

使用一个电源，耗电两小，为ＣＣＤ的1/8到1/10；但个光电传感元件、电路之间距离近，相的光、电、磁干扰较严重，对图象质量影响很大。 ３、Ａ／Ｄ转换器（模拟数字转换器） 作用：将模拟信号转换成数字信号的部件。 指标：转换速度、量化精度 量化精度对应于Ａ／Ｄ转换器将每一个像素的亮度或色彩值量化为若干个等级，这个等级就是数码相机的色彩深度。 对于具有数字化接口的图象传感器（如ＣＭＯＳ），则不需Ａ／Ｄ转换器。 ４、ＭＰＵ（微处理器） 作用：通过对图象传感器的感光强弱程度进行分析，调节光圈和快门。 一般数码相机采用的微处理器模块的结构如图2所示,包括图象传感器数据处理DSP、 ＳＲＡＭ控制器，显示控制器、ＪＰＥＧ编码器、ＵＢＳ等接口、运算处理单音频接口（非通用模块）和图象传感器时钟生成器等功能模块。 ５、存储设备 作用：用于保存数字图象数据。 种类：内置存储器：为芯片，用于临时存储图象。 移动存储器：ＳＤ卡、ＭＤ卡、软盘、ＣＤ、记忆棒等。 ６、ＬＣＤ（液晶显示屏） 作用：电子取景器、图片显示和功能菜单显示。 分类：DSTN LCD(双扫扭曲向列液晶显示器) TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)，数码相机多采用． ７、输入输出接口 作用：数据交互。 常用接口：图象数据存储扩展设备接口、计算机通信接口、连接电视机的视频接口。 二、数码相机工作原理