现代光学仪器Class 2_0508

1、 一、基本成像类型 实像实像 虚像虚像 不成像不成像 一、基本成像类型 二、基本光学元器件 光学元件是基于光的直线传播、光的折射、 光的反射、以及对光的选择性吸收等规律， 对光线进行调控操作的物理器件。 最常见的有光学元件：透镜、反射镜、滤光 片、光栅。 凸透镜凸透镜 vs 凹透镜凹透镜 二、基本光学元器件 二、基本光学元器件 三、光学成像- 凸透镜成像凸透镜成像 扩束镜 扩束镜 扩束镜 激光、光纤激光、光纤 三、成像系统中的一些参数 （1）视场：）视场：能够在显示器上看到的物体部分 （2）分辨率：）分辨率：能够最小分辨物体上两点间的距离 024681012 0.0 0.2 0.4 0.6 0

2、.8 1.0 024681012 0.0 0.5 1.0 1.5 瑞利判据 D 22. 1 0 （3）畸变：）畸变：由镜头引起的光学误差，使得像面上各点的 放大倍数不同，导致变形。（倍率像差）（倍率像差） （4）视差：）视差：传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化。 （5）图像传感器尺寸：）图像传感器尺寸：一般指的是水平尺寸，多数图像传感 器长宽比为4:3。 （6）预放大倍数：）预放大倍数：视场与图像传感器尺寸的比值。 （近似（近似“光学放大倍数光学放大倍数”） （7）系统大倍数：）系统大倍数：显示器上图像与实际物体大小比值，可写为 “预放大倍数”与“电子放大倍数”乘积；电子放大倍数是

3、显示器尺寸 与图像传感器尺寸的比值。 三、成像系统中的一些参数 四、计算机图像处理流程 采样采样量化量化编码编码 （1）采样）采样: 用多少点来描述一幅图像（网格化） 640*480分辨率 = 307200个像素点（网格） 采样频率：采样频率：一秒内采样次数，采样点时间间隔大小 （2）量化）量化 指使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点，量 化的结果是图像能容纳的颜色总数，反映采样的质量。 24 = 16 216 = 65536 种颜色 量化位数量化位数 - - 颜色丰富程度颜色丰富程度 真实图像真实图像- - 有限个像素有限个像素 - - 每个像素颜色量化每个像素颜色量化 - - 数

4、字图像数字图像 四、计算机图像处理流程 采样采样 量化量化 （8位）位） （3）压缩编码）压缩编码 编码技术压缩数字化图像数据信息（高比率压缩）。 编码算法：编码算法：预测编码、变换编码、小波变换等 图像压缩标准：图像压缩标准：JPEG、MPEG、H.261等（编码压缩的出口） 真实图像真实图像-有限个像素有限个像素-每个像素颜色量化每个像素颜色量化- 数字图像数字图像-编码算法编码算法-图像压缩标准化图像压缩标准化 四、计算机图像处理流程 五、人眼光学系统 眼睛是一个完整的成像光学系统，同时又是目 视光学系统的接收器，可以看成是整个光学系 统的一个组成部分。 （1）人眼的生理结构 （2）眼睛

5、各部分的折射率 眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼 折射面的曲率半径折射面的曲率半径 像方介质的折射率像方介质的折射率 网膜的曲率半径网膜的曲率半径 物方焦距物方焦距 像方焦距像方焦距 5.56mm 1.333 9.7 mm -16.70mm 22.26 mm （3）简约眼 简约眼 n=1.33 n=1.0 R =5.56 R =9.7 （4）人眼与照相机 眼睛如同一只自动变焦和自动改变光圈大小的眼睛如同一只自动变焦和自动改变光圈大小的 照相机。从光学角度看，眼睛中三个最重要的部分照相机。从光学角度看，眼睛中三个最重要的部分 是水晶体、瞳孔和网膜，它们分别对应与照相机中是水晶体、瞳孔和网膜，它们分别对应与照相机中 的镜头、光阑和底片。的镜头、光阑和底片。 （5）人眼的适应 眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应。 适应可分为明适应和暗适应。前者发生在由暗处到适应可分为明适应和暗适应。前者发生在由暗处到 亮处时，适应时间大约几分钟；后