Тема 8 new (953562)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Тема 8. Датчики и системы технического зренияПлан занятия1. Общие сведения2. Оптическая система и ее характеристики3. Датчики изображения4. Устройства ввода и хранения изображения1. Общие сведенияДля оценки светового излучения применяются энергетические исветотехнические (визуальные) характеристики. Первые используют для излучений, которые лежат за пределами видимого спектра, вторые служат для описания процессов, протекающих в диапазоне видимого света и воспринимаемых глазом.Чувствительность глаза к сине-фиолетовому и краснооранжевому излучению существенно ниже, чем к желто-зеленому.Максимум Sc() достигается при  = 0,5…0,555 мкм (первое значение справедливо для черно-белого, скотопического зрения, второе — для цветного, или фотопического зрения).Освещенность (а) и яркость (б)2.

Оптическая система и ее характеристикиСовокупность оптических деталей (линз, зеркал, призм и т. д.), образующих изображение предметов на фотоприемнике, называется оптической системой.Формула тонкой линзы (закон Барроу)где x0 – расстояние до объекта, xи – расстояние до изображения.Ход лучей в тонкой линзе (а) и системе линз (б)Оптическая (преломляющая) сила линзы:Оптическая сила системы из двух тонких линз и линз, расположенных на некотором расстоянии L друг от другаХарактеристики оптической системыГлавными характеристиками оптической системы являются: масштаб изображения; светосила; поле зрения и апертура; разрешающая способность.Построение изображения в тонкой линзеМасштаб изображения  вычисляют двояко:илиЕсли изначально размер объекта неизвестен, то  можно определить косвенно, зная сопряженные фокусные расстояния:илиСветосилой SF называется отношение освещенности и изображения, создаваемой данной оптической системой,к яркости предмета Yп:Чем больше света проходит сквозь объектив, тем выше его светосила.В специальной литературе светосилу часто связывают с относительным размером линзы D/f .

Эта величина получила название геометрической светосилыSFг:где kпр = 0,75 … 0,95 — коэффициент пропускания света, D — диаметр входного окна системы.Угловым полем (полем зрения) называется та часть пространства предметов, которая видна или изображается спомощью данной оптической системы. Оно связано с оптической апертурой — действующим отверстием оптической системы, зависящим от размеров линз и диафрагмы.Угловое поле (а) и апертура (б) оптической системы: 1 — объект; 2 — входной зрачок; 3 — диафрагма; 4 —выходной зрачок; 5 — изображение, 6 — входной люк (полевая диафрагма)Если предмет находится на близком расстоянии, используют понятие «числовая апертура»При удаленном предмете апертуру оценивают с помощью относительного отверстия rотн или диафрагменногочисла N:Если известен формат матрицы или диагональ кадра dхар, то угловое поле находят по формуле:Разрешающая способность связана со свойством оптической системы получать контрастное изображение, т.

е.воспроизводить раздельно две точки.Угловую разрешающую способность вычисляют по формуле Рэлея:Для определения линейной разрешающей способности используют следующее выражение:Здесь— минимально различимый размер изображения.Чувствительные элементы оптических системВ системах навигации, как правило, используют оптронные оптические системы для ближнего радиуса действия илазерные — для дальнего.Для системы, работающей в отраженном свете, уровень принимаемого сигнала пропорционален отражающей способности объекта, определяемой его коэффициентом отражения kотр.Первичные преобразователиРазмер матрицы фотоэлементов характеризуется форматом — параметром, соответствующим диаметру эквивалентного по площади круглого фотоприемникаизлучателиприемникиОбъективом называется ближняя к объекту линза (или система линз), дающая его обратное действительное изображение. Это изображение формируется в области анализатора, оправой которого является диафрагма и переносится конденсором в плоскость чувствительного слоя фотоприемника.Объектив характеризуется следующими параметрами: фокусным расстоянием f (1...10000 мм), угловым полем и (до 1700), светосилой SF, относительным отверстием rотн или диафрагменным числом N.Основные типы объективовкороткофокусные (широкоугольные)нормальныедлиннофокусные (телеобъективы)Размер матрицы фотоэлементов, как правило, меньше, чем пленочного приемника.

Поэтому, на матрице отображается не весь объект и, следовательно, сужается угловое поле. Для учета этого обстоятельства применяют такназываемый кроп-фактор KfСветосила объективаЯркость изображения Y (и освещенность кадра) пропорциональны квадрату геометрической светосилы объектива SFг, которая, в свою очередь, зависит от его относительного отверстия rотнШкалы диафрагм объективов градируются так, чтобы при переходе к соседнему значению шкалы освещённостькадра изменялась в два раза.Глубина резкости объективаОбъективу свойственны нелинейные искажения изображения – аберрации, обусловленные следующими факторами: невозможностью отображения одной точки объекта в одну точку изображения (сферическая аберрация); зависимостью оптических искажений от апертуры оптической системы; зависимостью положения фокальной точки от длины волны света.Определение глубины резкости объектива (а) и ее зависимость от диафрагмы (б)Глубина резкости зависит от фокусного расстояния f объектива, апертуры (диафрагменного числа N), расстояниядо объекта x0 и минимального диаметра кружка нерезкости dнрПример расчета оптической системыЕсли заранее известны размеры и расстояние x0 до объекта наблюдения, то оптической системыДля наблюдения за удаленными объектами объектив следует настроить на гиперфокальное расстояние, равное:В ближней зоне наблюдения, при f < x0 < xг глубину резкости необходимо рассчитать по формуле3.

Датчики изображенияДатчик изображения состоит из большого числа связанных между собой оптических преобразователей (элементовразложения, или пикселей). Размер пикселя зависит от принципа преобразования, материала чувствительной поверхности и др. Получение информации с каждого пикселя осуществляется в соответствии с некоторым выбранным порядком, называемым разверткой изображения.Классификацияпо размерностипо способу преобразованияточечные (фотоэлементы)одномерные (линейки)двумерные (матрицы)вакуумныетвердотельныеОсновными характеристиками датчиков изображения являются: разрешающая способность (апертурная характеристика); чувствительность; спектральная характеристика.по диапазону длин волнвидимогоинфракрасныеспециальныеРазрешающая способность (разрешение) характеризует свойство датчика изображения (телекамеры) к воспроизведению мелких деталей.Разрешение по вертикали rв по горизонтали rг определяются числом горизонтальных и вертикальных полос, которое можно зафиксировать телекамерой и воспроизвести на экране монитора.Разрешающая способность прямо зависит от освещенности рабочей сцены и длины световой волны.Чувствительность (пороговая чувствительность) S телекамеры характеризуется минимальной освещенностьюрабочей сцены min , при которой обеспечивается заданная разрешающая способность.Спектральная характеристика телекамеры зависит от материала чувствительного элемента ее оптоэлектронногопреобразователяГрафики чувствительности (а) и спектральной характеристики (б) видиконовВидикон - телевизионный передающий электронно-лучевой прибор с накоплением заряда, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте.

Он представляет собой вакуумную колбу, в которой находится прожектор,светочувствительная мишень и фокусирующе-отклоняющая система развертки луча.Схема видикона: 1 — вакуумная колба; 2 — термокатод; 3 — модулятор; 4 — фокусирующая катушка; 5 —ускоряющие аноды; 6 — корректирующая катушка; 7 — отклоняющая катушка; 8 — сеточный анод; 9 — светочувствительная мишень; 10 — сигнальный электродМатрица ПЗС — специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительныхфотодиодов и использующая технологию ПЗС (CCD — Charge-Coupled Device) — приборов с зарядовой связью.Матрица содержит ячейки ПЗС, каждая из которых состоит из двух-трех элементов ПЗС, количество которыхзависит от числа фаз управленияТрехфазный элемент ПЗС — структура (а) и временные диаграммы (б): 1 — прозрачный электрод; 2 — подложка; 3 — фазы управления; 4 — потенциальная ямаКлассификация матриц ПЗСсо строчным переносом зарядас кадровым переносом зарядастрочно-кадровым переносом зарядаСтруктуры матрицы ПЗС с кадровым (а) и строчно-кадровым (б) переносом зарядаТелекамера на ПЗС обычно содержит матрицу со строчно-кадровым переносом заряда, устройство управления ивыходной каскад, содержащий полевой транзистор, видеоусилитель, генератор служебных сигналов и смеситель.В нем формируется композитный видеосигнал.Фотодиодные матрицы (CMOS) также относятся к приборам с переносом заряда.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы