第三章光電轉(zhuǎn)換與整合3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)3.2二維成像訊號(hào)處理3.3介面處理技術(shù)3.4影像處理技術(shù)⊙參考文獻(xiàn)12/13/20221第三章光電轉(zhuǎn)換與整合3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)

12/13/202223.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)

12/10/202223.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)(1)雷射①氣體雷射②固態(tài)雷射③半導(dǎo)體雷射④液體雷射⑤化學(xué)雷射⑥自由電子雷射⑦X射線雷射12/13/202233.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/202233.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/13/202243.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/20224(1)雷射①氣體雷射12/13/20225(1)雷射12/10/20225(1)雷射②固態(tài)雷射12/13/20226(1)雷射12/10/20226(1)雷射③半導(dǎo)體雷射12/13/20227(1)雷射12/10/20227(1)雷射④液體雷射12/13/20228(1)雷射12/10/20228青色(cyan)、洋紅(magenta)和黃色(yellow)三補(bǔ)色。一個(gè)超高度真空的玻璃管，其中向光的一面塗有一層特殊的金屬物質(zhì)稱為光陰極板、，而在玻璃管的內(nèi)部裝有許多個(gè)以特殊方式排列的「倍增板」，最後有一個(gè)陽(yáng)極板。在1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)定義出波長(zhǎng)700nm為紅色、波長(zhǎng)546.Zsoft公司在Paintbrush繪圖軟體中開發(fā)出來(lái)的利用變動(dòng)長(zhǎng)度編碼法為核心的編碼技術(shù)。AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法在1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)定義出波長(zhǎng)700nm為紅色、波長(zhǎng)546.(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器(1)電荷耦合元件(CCD)第三章光電轉(zhuǎn)換與整合利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)有氘或重氫、電弧燈及鹵素石英燈。重要的影像壓縮格式，由Aldus公司於1986年公佈、利用標(biāo)籤為其基本結(jié)構(gòu)、擴(kuò)充性強(qiáng)。②USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線，分別為紅(VBUS，+5V)、白(D)、綠(D＋)、黑(GND)。(4)失真型的影像壓縮格式②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法(1)雷射⑤化學(xué)雷射12/13/20229青色(cyan)、洋紅(magenta)和黃色(yellow(1)雷射⑥自由電子雷射直接以電子束產(chǎn)生輻射，不借用任何雷射介質(zhì)，是目前最佳的遠(yuǎn)紅外線及紫外光高功率雷射光源工作波長(zhǎng)約為248nm8mm，脈衝最大輸出功率可達(dá)1GW，輸出模態(tài)為TEM，最大缺點(diǎn)是體積過(guò)大。12/13/202210(1)雷射12/10/202210(1)雷射⑦X射線雷射12/13/202211(1)雷射12/10/202211(2)發(fā)光二極體光源利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。12/13/202212(2)發(fā)光二極體光源12/10/202212(2)發(fā)光二極體光源①可見光發(fā)光二極體(450780nm)高亮度發(fā)光二極體材料通常為GaInN+螢光粉、GaN+螢光粉、ZnSe++螢光粉等，白光光源可應(yīng)用於資訊與通訊產(chǎn)品之背光源或照明類等。另外發(fā)光二極體材料(GaInN)亦可應(yīng)用於交通號(hào)誌類或汽車煞車車燈類等用途。傳統(tǒng)發(fā)光二極體材料通常為GaP、GaAsP、AlGaAs等，這些發(fā)光二極體應(yīng)用於通訊產(chǎn)品、資訊產(chǎn)品、家電及民生消費(fèi)性電子產(chǎn)品等。另外LED材料(AlGaInP)可應(yīng)用於交通號(hào)誌類或汽車方向燈類等領(lǐng)域。12/13/202213(2)發(fā)光二極體光源12/10/202213(2)發(fā)光二極體光源②非可見光發(fā)光二極體(8501550nm)紅外光(13001500nm)發(fā)光二極體材料通常為GaAlAs等，可作為光通訊產(chǎn)品之光源等。紅外光(800970nm)發(fā)光二極體材料通常為GaAs、GaAlAs等，可應(yīng)用於資訊與通訊產(chǎn)品之遙控器類及生醫(yī)保健產(chǎn)品等。12/13/202214(2)發(fā)光二極體光源12/10/202214(3)氣體放電光譜燈依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。有氘或重氫、電弧燈及鹵素石英燈。12/13/202215(3)氣體放電光譜燈12/10/202215(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備(4)失真型的影像壓縮格式JPEGDCT壓縮－解壓縮架構(gòu)符號(hào)式(signmagnitude)可分成被動(dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器二補(bǔ)數(shù)式(twoscomplement)Zsoft公司在Paintbrush繪圖軟體中開發(fā)出來(lái)的利用變動(dòng)長(zhǎng)度編碼法為核心的編碼技術(shù)。AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器在光二極體與光二極體間建構(gòu)一組傳輸暫存器，此暫存器完全被不透光的金屬保護(hù)層所覆蓋。依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。①匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)洹?1)電荷耦合元件(CCD)CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。(2)範(fàn)例擷取影像系統(tǒng)架構(gòu)圖(4)失真型的影像壓縮格式④Psendo二相位法(4)其他常用燈光源冷陰極螢光燈管電激發(fā)光元件電漿發(fā)光元件有機(jī)發(fā)光二極體12/13/202216(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備(4)其他常用燈光(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)升壓電路負(fù)阻抗與電感(L)、電容(C)組成振盪器馳張振盪電路與電感(L)組成升壓振盪電路12/13/202217(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)12/13.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)(1)光電倍增管(2)光二極體(3)累增式二極體12/13/2022183.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/202218(1)光電倍增管一個(gè)超高度真空的玻璃管，其中向光的一面塗有一層特殊的金屬物質(zhì)稱為光陰極板、，而在玻璃管的內(nèi)部裝有許多個(gè)以特殊方式排列的「倍增板」，最後有一個(gè)陽(yáng)極板。12/13/202219(1)光電倍增管12/10/202219(2)光二極體光二極體光檢測(cè)器，其結(jié)構(gòu)為pn接面的二極體，在pn接面的空乏區(qū)上跨一內(nèi)部電場(chǎng)，以促使可移動(dòng)的載子(電子與電洞)，移至原本多數(shù)載子處，而空乏區(qū)於pn接面處向兩側(cè)擴(kuò)展開來(lái)，空乏區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)使得多數(shù)載子無(wú)法越過(guò)電場(chǎng)的邊界，阻止多數(shù)載子的移動(dòng)，但卻使少數(shù)載子經(jīng)由電場(chǎng)的加速後，p側(cè)電子往n側(cè)移動(dòng)，n側(cè)電子往p側(cè)移動(dòng)，因此形成了二極體的逆向漏電流。12/13/202220(2)光二極體12/10/202220(3)累增式二極體基本上是pn結(jié)構(gòu)操作於很高的逆偏壓下，則載子穿過(guò)空乏區(qū)時(shí)，獲得足夠能量經(jīng)碰撞去激發(fā)價(jià)電帶的電子穿過(guò)能隙，躍遷至導(dǎo)電帶，碰撞產(chǎn)生更多電子、使光電流增加約百倍左右。12/13/202221(3)累增式二極體12/10/202221(低頻與高頻)(1)低頻光電前置放大訊號(hào)處理技術(shù)利用光電二極體的光強(qiáng)度和電流成正比的特性，我們可以把光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。(2)高頻光電前置放大訊號(hào)處理技術(shù)Hamamatsu公司所生產(chǎn)的SiPIN二極體的實(shí)際電路設(shè)計(jì)12/13/202222(低頻與高頻)12/10/202222雷射二極體對(duì)於本身或外界環(huán)境所引起的溫度變化相當(dāng)敏感，當(dāng)雷射二極體工作在相同的順向電流時(shí)，在不且的溫度會(huì)有不同的輸出功率。12/13/202223雷射二極體對(duì)於本身或外界環(huán)境所引起的溫度變化相當(dāng)敏感，當(dāng)雷射(1)緩啟動(dòng)器雷射二極體無(wú)法承受瞬間的大電流，為了避免在電源開啟時(shí)的瞬間電流變化過(guò)大而造成雷射二極體損壤，藉由電阻和電容製作出緩啟動(dòng)器。12/13/202224(1)緩啟動(dòng)器12/10/202224(2)光功率監(jiān)視器此部分是整體回授控制系統(tǒng)的回授訊號(hào)來(lái)源，利用光二極體偵測(cè)雷射二極體的輸出功率所產(chǎn)生的光電流作回授控制。12/13/202225(2)光功率監(jiān)視器12/10/202225(3)比例積分控制器利用LM336產(chǎn)生2.5V參考電壓和輸出電壓的差來(lái)調(diào)整輸出。12/13/202226(3)比例積分控制器12/10/202226感測(cè)器的訊號(hào)多為類比的電壓或電流訊號(hào)。感測(cè)器的感度雜訊放大類比數(shù)位轉(zhuǎn)換12/13/202227感測(cè)器的訊號(hào)多為類比的電壓或電流訊號(hào)。12/10/202223.2二維成像訊號(hào)處理12/13/2022283.2二維成像訊號(hào)處理12/10/202228依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。JPEGDCT壓縮－解壓縮架構(gòu)每個(gè)像素可採(cǎi)光二極體或是photoMOS的結(jié)構(gòu)AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)(1)電荷耦合元件(CCD)(4)失真型的影像壓縮格式適用於NTSC的標(biāo)準(zhǔn)上。由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。利用光電二極體的光強(qiáng)度和電流成正比的特性，我們可以把光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。(5)YIQ色彩轉(zhuǎn)換格式可分成被動(dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，有時(shí)也被視為簡(jiǎn)單的線性誤差其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層中之最大誤差。利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。彩色靜態(tài)畫面用JPEG編碼點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線(1)電荷耦合元件(CCD)是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。多次曝光影像的電荷不受移動(dòng)的影響而相加一起、增加移動(dòng)目標(biāo)物在CCD上的感光時(shí)間，亦同時(shí)可防止CCD因載體移動(dòng)產(chǎn)生影像模糊失真。(1)電荷耦合元件(CCD)(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器12/13/202229依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。(1)(1)電荷耦合元件(CCD)工作原理可分下列幾個(gè)步驟1.每個(gè)像素可採(cǎi)光二極體或是photoMOS的結(jié)構(gòu)2.當(dāng)正電壓加在電極上時(shí)，絶緣層下的p型矽產(chǎn)生空乏區(qū)，並累積光電效應(yīng)簅所產(chǎn)生的負(fù)電荷，而正電荷則排入矽基板。正電壓也因此產(chǎn)生所謂的位能井，將電荷收集於內(nèi)而不外漏。3.透過(guò)控制每個(gè)電極上的偏壓，可以達(dá)到移動(dòng)電荷的目的。4.CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。12/13/202230(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202230(1)電荷耦合元件(CCD)PhotoMOS基本架構(gòu)12/13/202231(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202231(1)電荷耦合元件(CCD)CCD的電荷移轉(zhuǎn)12/13/202232(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202232(1)電荷耦合元件(CCD)CCD的訊號(hào)輸出電路12/13/202233(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202233單輸出線型CCD12/13/202234單輸出線型CCD12/10/202234雙輸出線型CCD12/13/202235雙輸出線型CCD12/10/202235全圖框CCD架構(gòu)12/13/202236全圖框CCD架構(gòu)12/10/202236圖框移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/13/202237圖框移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/10/202237(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器CMOS感測(cè)器是以CMOS半導(dǎo)體製程所製造，這種矽製程由於應(yīng)用廣泛且價(jià)格較低，所以CMOS感測(cè)器已成為臺(tái)灣數(shù)位相機(jī)市場(chǎng)的主流。可分成被動(dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。12/13/202238(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器12/10/20交線移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/13/202239交線移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/10/202239雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備④Psendo二相位法BMP格式是Microsoft公司為Windows自行發(fā)展的一種影像檔格式。1nm為綠色、波長(zhǎng)435.CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。(4)YUV444、YUV422(4)YUV444、YUV422雷射二極體無(wú)法承受瞬間的大電流，為了避免在電源開啟時(shí)的瞬間電流變化過(guò)大而造成雷射二極體損壤，藉由電阻和電容製作出緩啟動(dòng)器。(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器接頭6pin含電源或4pin不含電源由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。(4)失真型的影像壓縮格式(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器第三章光電轉(zhuǎn)換與整合①相關(guān)雙次取樣－線箝制法點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線Hamamatsu公司所生產(chǎn)的SiPIN二極體的實(shí)際電路設(shè)計(jì)被動(dòng)式相素感測(cè)器12/13/202240雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備被動(dòng)式相素感測(cè)器12/主動(dòng)式相素感測(cè)器12/13/202241主動(dòng)式相素感測(cè)器12/10/202241CMOS與CCD特性的比較12/13/202242CMOS與CCD特性的比較12/10/202242(1)誤差種類(2)箝制技術(shù)(3)輸出格式12/13/202243(1)誤差種類12/10/202243(1)誤差種類①偏移誤差是由於ADC的電壓位準(zhǔn)偏移所造成，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最低轉(zhuǎn)換階層之差。12/13/202244(1)誤差種類12/10/202244(1)誤差種類②增益誤差由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。12/13/202245(1)誤差種類12/10/202245(1)誤差種類③相異性非線性誤差由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，其定義是指實(shí)際ADC的轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層的寬度與理想ADC轉(zhuǎn)換曲線階層的寬度之最大誤差。12/13/202246(1)誤差種類12/10/202246(1)誤差種類④整數(shù)性非線性誤差由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，有時(shí)也被視為簡(jiǎn)單的線性誤差其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層中之最大誤差。12/13/202247(1)誤差種類12/10/202247(2)箝制技術(shù)①相關(guān)雙次取樣－線箝制法②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法③線取樣保持差分法12/13/202248(2)箝制技術(shù)12/10/202248(2)箝制技術(shù)①相關(guān)雙次取樣－線箝制法位元箝制法電路示意圖12/13/202249(2)箝制技術(shù)12/10/202249(2)箝制技術(shù)②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法12/13/202250(2)箝制技術(shù)12/10/202250(2)箝制技術(shù)③線取樣保持差分法12/13/202251(2)箝制技術(shù)12/10/202251(3)輸出格式二補(bǔ)數(shù)式(twoscomplement)偏移二值式(offsetbinary)一補(bǔ)數(shù)式(onescomplement)符號(hào)式(signmagnitude)12/13/202252(3)輸出格式12/10/202252(1)CCD輸出方式(2)電荷傳輸技術(shù)(3)時(shí)脈關(guān)係(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/202253(1)CCD輸出方式12/10/202253(1)CCD輸出方式①全圖框法光二極體佔(zhàn)有全部晶片感光有效面積最大，對(duì)光的響應(yīng)最高。12/13/202254(1)CCD輸出方式12/10/202254(1)CCD輸出方式②圖框傳輸法使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。12/13/202255(1)CCD輸出方式12/10/202255(1)CCD輸出方式③線性矩陣法是最簡(jiǎn)單的配置方式，由光二極體、傳輸閘及串列讀出暫存器所組成，除了光二極體外，使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。12/13/202256(1)CCD輸出方式12/10/202256(1)CCD輸出方式④交錯(cuò)傳輸法在光二極體與光二極體間建構(gòu)一組傳輸暫存器，此暫存器完全被不透光的金屬保護(hù)層所覆蓋。12/13/202257(1)CCD輸出方式12/10/202257(1)CCD輸出方式⑤前進(jìn)掃瞄法是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。12/13/202258(1)CCD輸出方式12/10/202258(1)CCD輸出方式⑥時(shí)間延遲積分法多次曝光影像的電荷不受移動(dòng)的影響而相加一起、增加移動(dòng)目標(biāo)物在CCD上的感光時(shí)間，亦同時(shí)可防止CCD因載體移動(dòng)產(chǎn)生影像模糊失真。12/13/202259(1)CCD輸出方式12/10/202259(2)電荷傳輸技術(shù)①四相位法給予傳輸元件四個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。②三相位法給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。③二相位法在每個(gè)傳輸元件旁多佈入一段n*的物質(zhì)，使產(chǎn)生另一階電位差，幫助電荷的移動(dòng)。④Psendo二相位法同二相位法第1、2個(gè)共用電壓1、第3、4個(gè)共用電壓2。12/13/202260(2)電荷傳輸技術(shù)12/10/202260(2)電荷傳輸技術(shù)①四相位法時(shí)脈圖12/13/202261(2)電荷傳輸技術(shù)12/10/202261(3)時(shí)脈關(guān)係－1pixel時(shí)脈12/13/202262(3)時(shí)脈關(guān)係－112/10/202262(3)時(shí)脈關(guān)係－2line時(shí)脈12/13/202263(3)時(shí)脈關(guān)係－212/10/202263(3)時(shí)脈關(guān)係－3frame時(shí)脈12/13/202264(3)時(shí)脈關(guān)係－312/10/202264(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/202265(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/10/202265(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的微處理器，而不同類型的DSP內(nèi)建的功能互有差異，大部分皆具有內(nèi)含的乘法器、目前大多使用16及32位元的資料寬度。單一指令週期多重匯流排零負(fù)載的廻圈計(jì)算具可規(guī)劃式的快閃記憶體12/13/202266(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)12/10/202266(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)具有DSP之時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/202267(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)12/10/202267(2)可程式化邏輯元件(PLD)複合型可程式邏輯元件(CPLD)場(chǎng)效型可程式邏輯元件(PPGA)簡(jiǎn)易型程式化邏輯元件(SPLD)場(chǎng)效型可程式化相互接合(FPIC)12/13/202268(2)可程式化邏輯元件(PLD)12/10/202268(3)輸出介面一般常被使用的是搭配影像擷取卡、擷取低電壓差分訊號(hào)介面訊號(hào)，又稱TIA/EIA－644，使用差分的電器特性，達(dá)到高速傳輸?shù)哪康摹?2/13/202269(3)輸出介面12/10/2022693.3介面處理技術(shù)12/13/2022703.3介面處理技術(shù)12/10/202270(1)簡(jiǎn)介最早由蘋果電腦於1986年開發(fā)出來(lái)特點(diǎn)高速通訊IEEE1394a有400MbpsIEEE1394b有3200Mbps自我組態(tài)定址雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線纜線4.5公尺接頭6pin含電源或4pin不含電源支援隨插即用、熱插拔價(jià)格低、效率高12/13/202271(1)簡(jiǎn)介12/10/202271(1)簡(jiǎn)介12/13/202272(1)簡(jiǎn)介12/10/202272(1)簡(jiǎn)介12/13/202273(1)簡(jiǎn)介12/10/202273(2)原理①實(shí)體層②連結(jié)層③傳輸層④序列匯流排管理12/13/202274(2)原理12/10/202274(3)未來(lái)展望IEEE1394是一種普偏性高且低成本的介面標(biāo)準(zhǔn)、具有裝置驅(qū)動(dòng)程式支援微軟Windows作業(yè)系統(tǒng)(98/2000/XP)的優(yōu)點(diǎn)。IEEE1394b的速度可以達(dá)到3200Mbps12/13/202275(3)未來(lái)展望12/10/202275(1)優(yōu)點(diǎn)與裝置類別PC週邊擴(kuò)充容易方便使用，可連接127個(gè)設(shè)備支援隨插即用、熱插拔且具自我偵測(cè)功能具有靈活的內(nèi)或外電源設(shè)定、支援待機(jī)與喚酲之電源管理可設(shè)定同步或非同步傳輸價(jià)格便宜12/13/202276(1)優(yōu)點(diǎn)與裝置類別12/10/202276USB的三種傳輸類別12/13/202277USB的三種傳輸類別12/10/202277(2)基本架構(gòu)①匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)?。②USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線，分別為紅(VBUS，+5V)、白(D)、綠(D＋)、黑(GND)。③資料傳輸有控制型、巨量型、中斷型及等時(shí)型等四類。12/13/202278(2)基本架構(gòu)12/10/202278匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)?2/13/202279匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)?2/10/202279USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線12/13/202280USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線12/10/20228資料傳輸分類12/13/202281資料傳輸分類12/10/202281(3)USB開發(fā)可至參考許多相關(guān)資料與開發(fā)工具。12/13/202282(3)USB開發(fā)12/10/202282(1)簡(jiǎn)介美商國(guó)家儀器公司出版的ANSIC測(cè)試與測(cè)量發(fā)展環(huán)境。結(jié)合了資料流與結(jié)構(gòu)化程式寫作的觀念將結(jié)果以虛擬儀表呈現(xiàn)出來(lái)。12/13/202283(1)簡(jiǎn)介12/10/202283(2)範(fàn)例擷取影像系統(tǒng)架構(gòu)圖12/13/202284(2)範(fàn)例擷取影像系統(tǒng)架構(gòu)圖12/10/202284(3)利用Matrox影像擷取卡擷取影像的程式碼12/13/202285(3)利用Matrox影像擷取卡擷取影像的程式碼12/10/(1)介紹是一種圖形化語(yǔ)言人機(jī)介面程式方塊圖圖像和連接器(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備想要由LabVIEW讀取外部的USB裝置，必須要有裝置廠商所提供的動(dòng)態(tài)連結(jié)函式庫(kù)(DLL)。(3)USB光譜儀利用Cypress公司出產(chǎn)的USB1.1晶片、EZ－USB，和Hamamatsu的光感測(cè)器C5863組合成光譜儀。12/13/202286(1)介紹12/10/202286人機(jī)介面開發(fā)視窗12/13/202287人機(jī)介面開發(fā)視窗12/10/202287人機(jī)介面元件12/13/202288人機(jī)介面元件12/10/202288程式方塊圖視窗12/13/202289程式方塊圖視窗12/10/202289修改圖像和連接器12/13/202290修改圖像和連接器12/10/202290(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備人機(jī)介面示範(fàn)圖12/13/202291(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備人機(jī)介面示範(fàn)圖12(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備程式方塊圖裡編輯程式12/13/202292(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備程式方塊圖裡編輯程(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備執(zhí)行結(jié)果12/13/202293(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備執(zhí)行結(jié)果12/13.4影像處理技術(shù)12/13/2022943.4影像處理技術(shù)12/10/2022943.4影像處理技術(shù)二維陣列數(shù)位影像12/13/2022953.4影像處理技術(shù)二維陣列數(shù)位影像12/10/202295(1)RGB三原色在1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)定義出波長(zhǎng)700nm為紅色、波長(zhǎng)546.1nm為綠色、波長(zhǎng)435.8nm為藍(lán)色。(2)CMY彩色格式應(yīng)用在彩色印刷上；青色(cyan)、洋紅(magenta)和黃色(yellow)三補(bǔ)色。(3)YUV色彩轉(zhuǎn)換格式色差訊號(hào)Y、R－Y、B－Y訊號(hào)一般被稱為Y、Cr、Cb，通常Y、Cr、Cb為數(shù)位訊號(hào)(PCM)的色差訊號(hào)，而類比的色差訊號(hào)則被稱為Y、Pr、Pb。另外一個(gè)常聽見的訊號(hào)稱為YUV，這是歐洲電視系統(tǒng)(PAL)中所有色差訊號(hào)的總稱。YUV同時(shí)包含了數(shù)位色差訊號(hào)以及類比色差訊號(hào)。(4)YUV444、YUV422有時(shí)候YUV會(huì)被標(biāo)示為YUV444或YUV422等，代表的是在色差訊號(hào)中，由類比訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)位訊號(hào)的Y、R－Y、B－Y。(5)YIQ色彩轉(zhuǎn)換格式適用於NTSC的標(biāo)準(zhǔn)上。12/13/202296(1)RGB三原色12/10/202296(1)RGB三原色12/13/202297(1)RGB三原色12/10/202297(1)空間域法直接對(duì)影像二維陣列中的像素作處理(2)頻域法修改影像的傅立葉轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)。12/13/202298(1)空間域法12/10/202298

(1)無(wú)失真壓縮技術(shù)(2)失真壓縮技術(shù)(3)無(wú)失真型的影像壓縮格式(4)失真型的影像壓縮格式(5)分析比較12/13/202299

(1)無(wú)失真壓縮技術(shù)12/10/202299(1)無(wú)失真壓縮技術(shù)重建後的結(jié)果和壓縮前的資料量不完全相同，一般用於文字檔、執(zhí)行檔、醫(yī)學(xué)影像的壓縮上。無(wú)法得到很好的壓縮率。12/13/2022100(1)無(wú)失真壓縮技術(shù)12/10/2022100(2)失真壓縮技術(shù)重建後的結(jié)果和壓縮前的資料量完全相同，常被應(yīng)用於高壓縮比且允許部分失真的影像壓縮上。12/13/2022101(2)失真壓縮技術(shù)12/10/2022101(3)無(wú)失真型的影像壓縮格式PCXZsoft公司在Paintbrush繪圖軟體中開發(fā)出來(lái)的利用變動(dòng)長(zhǎng)度編碼法為核心的編碼技術(shù)。TGAAT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)TIFF重要的影像壓縮格式，由Aldus公司於1986年公佈、利用標(biāo)籤為其基本結(jié)構(gòu)、擴(kuò)充性強(qiáng)。被大量採(cǎi)用在多種作業(yè)平臺(tái)、提供多種壓縮演算法及豐富的色彩支援。12/13/2022102(3)無(wú)失真型的影像壓縮格式12/10/2022102(4)失真型的影像壓縮格式JPEG由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和國(guó)際電話電報(bào)諮詢委員會(huì)(CCTTT)所建立的一個(gè)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要是用於靜態(tài)影像壓縮方面。JPEG2000雜訊比提高30％、有三種層次的編碼形式彩色靜態(tài)畫面用JPEG編碼二值圖像用JBIG低壓縮率圖像採(cǎi)用JPEGLS12/13/2022103(4)失真型的影像壓縮格式12/10/2022103(4)失真型的影像壓縮格式JPEGDCT壓縮－解壓縮架構(gòu)12/13/2022104(4)失真型的影像壓縮格式12/10/2022104(5)分析比較BMP格式是Microsoft公司為Windows自行發(fā)展的一種影像檔格式。在壓縮後的資料量有顯著的差異，在效果上人類的視覺能力已無(wú)法分辨。12/13/2022105(5)分析比較12/10/2022105第三章光電轉(zhuǎn)換與整合3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)3.2二維成像訊號(hào)處理3.3介面處理技術(shù)3.4影像處理技術(shù)⊙參考文獻(xiàn)12/13/2022106第三章光電轉(zhuǎn)換與整合3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/3.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)

12/13/20221073.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)

12/10/202223.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)(1)雷射①氣體雷射②固態(tài)雷射③半導(dǎo)體雷射④液體雷射⑤化學(xué)雷射⑥自由電子雷射⑦X射線雷射12/13/20221083.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/202233.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/13/20221093.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/20224(1)雷射①氣體雷射12/13/2022110(1)雷射12/10/20225(1)雷射②固態(tài)雷射12/13/2022111(1)雷射12/10/20226(1)雷射③半導(dǎo)體雷射12/13/2022112(1)雷射12/10/20227(1)雷射④液體雷射12/13/2022113(1)雷射12/10/20228青色(cyan)、洋紅(magenta)和黃色(yellow)三補(bǔ)色。一個(gè)超高度真空的玻璃管，其中向光的一面塗有一層特殊的金屬物質(zhì)稱為光陰極板、，而在玻璃管的內(nèi)部裝有許多個(gè)以特殊方式排列的「倍增板」，最後有一個(gè)陽(yáng)極板。在1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)定義出波長(zhǎng)700nm為紅色、波長(zhǎng)546.Zsoft公司在Paintbrush繪圖軟體中開發(fā)出來(lái)的利用變動(dòng)長(zhǎng)度編碼法為核心的編碼技術(shù)。AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法在1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)定義出波長(zhǎng)700nm為紅色、波長(zhǎng)546.(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器(1)電荷耦合元件(CCD)第三章光電轉(zhuǎn)換與整合利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)有氘或重氫、電弧燈及鹵素石英燈。重要的影像壓縮格式，由Aldus公司於1986年公佈、利用標(biāo)籤為其基本結(jié)構(gòu)、擴(kuò)充性強(qiáng)。②USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線，分別為紅(VBUS，+5V)、白(D)、綠(D＋)、黑(GND)。(4)失真型的影像壓縮格式②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法(1)雷射⑤化學(xué)雷射12/13/2022114青色(cyan)、洋紅(magenta)和黃色(yellow(1)雷射⑥自由電子雷射直接以電子束產(chǎn)生輻射，不借用任何雷射介質(zhì)，是目前最佳的遠(yuǎn)紅外線及紫外光高功率雷射光源工作波長(zhǎng)約為248nm8mm，脈衝最大輸出功率可達(dá)1GW，輸出模態(tài)為TEM，最大缺點(diǎn)是體積過(guò)大。12/13/2022115(1)雷射12/10/202210(1)雷射⑦X射線雷射12/13/2022116(1)雷射12/10/202211(2)發(fā)光二極體光源利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。12/13/2022117(2)發(fā)光二極體光源12/10/202212(2)發(fā)光二極體光源①可見光發(fā)光二極體(450780nm)高亮度發(fā)光二極體材料通常為GaInN+螢光粉、GaN+螢光粉、ZnSe++螢光粉等，白光光源可應(yīng)用於資訊與通訊產(chǎn)品之背光源或照明類等。另外發(fā)光二極體材料(GaInN)亦可應(yīng)用於交通號(hào)誌類或汽車煞車車燈類等用途。傳統(tǒng)發(fā)光二極體材料通常為GaP、GaAsP、AlGaAs等，這些發(fā)光二極體應(yīng)用於通訊產(chǎn)品、資訊產(chǎn)品、家電及民生消費(fèi)性電子產(chǎn)品等。另外LED材料(AlGaInP)可應(yīng)用於交通號(hào)誌類或汽車方向燈類等領(lǐng)域。12/13/2022118(2)發(fā)光二極體光源12/10/202213(2)發(fā)光二極體光源②非可見光發(fā)光二極體(8501550nm)紅外光(13001500nm)發(fā)光二極體材料通常為GaAlAs等，可作為光通訊產(chǎn)品之光源等。紅外光(800970nm)發(fā)光二極體材料通常為GaAs、GaAlAs等，可應(yīng)用於資訊與通訊產(chǎn)品之遙控器類及生醫(yī)保健產(chǎn)品等。12/13/2022119(2)發(fā)光二極體光源12/10/202214(3)氣體放電光譜燈依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。有氘或重氫、電弧燈及鹵素石英燈。12/13/2022120(3)氣體放電光譜燈12/10/202215(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備(4)失真型的影像壓縮格式JPEGDCT壓縮－解壓縮架構(gòu)符號(hào)式(signmagnitude)可分成被動(dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器二補(bǔ)數(shù)式(twoscomplement)Zsoft公司在Paintbrush繪圖軟體中開發(fā)出來(lái)的利用變動(dòng)長(zhǎng)度編碼法為核心的編碼技術(shù)。AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器在光二極體與光二極體間建構(gòu)一組傳輸暫存器，此暫存器完全被不透光的金屬保護(hù)層所覆蓋。依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。①匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)洹?1)電荷耦合元件(CCD)CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。(2)範(fàn)例擷取影像系統(tǒng)架構(gòu)圖(4)失真型的影像壓縮格式④Psendo二相位法(4)其他常用燈光源冷陰極螢光燈管電激發(fā)光元件電漿發(fā)光元件有機(jī)發(fā)光二極體12/13/2022121(2)使用LabVIEW控制外部USB設(shè)備(4)其他常用燈光(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)升壓電路負(fù)阻抗與電感(L)、電容(C)組成振盪器馳張振盪電路與電感(L)組成升壓振盪電路12/13/2022122(5)低電壓驅(qū)動(dòng)/低功率半導(dǎo)體發(fā)光元件電路原理與實(shí)務(wù)12/13.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)(1)光電倍增管(2)光二極體(3)累增式二極體12/13/20221233.1光電轉(zhuǎn)換基本技術(shù)12/10/202218(1)光電倍增管一個(gè)超高度真空的玻璃管，其中向光的一面塗有一層特殊的金屬物質(zhì)稱為光陰極板、，而在玻璃管的內(nèi)部裝有許多個(gè)以特殊方式排列的「倍增板」，最後有一個(gè)陽(yáng)極板。12/13/2022124(1)光電倍增管12/10/202219(2)光二極體光二極體光檢測(cè)器，其結(jié)構(gòu)為pn接面的二極體，在pn接面的空乏區(qū)上跨一內(nèi)部電場(chǎng)，以促使可移動(dòng)的載子(電子與電洞)，移至原本多數(shù)載子處，而空乏區(qū)於pn接面處向兩側(cè)擴(kuò)展開來(lái)，空乏區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)使得多數(shù)載子無(wú)法越過(guò)電場(chǎng)的邊界，阻止多數(shù)載子的移動(dòng)，但卻使少數(shù)載子經(jīng)由電場(chǎng)的加速後，p側(cè)電子往n側(cè)移動(dòng)，n側(cè)電子往p側(cè)移動(dòng)，因此形成了二極體的逆向漏電流。12/13/2022125(2)光二極體12/10/202220(3)累增式二極體基本上是pn結(jié)構(gòu)操作於很高的逆偏壓下，則載子穿過(guò)空乏區(qū)時(shí)，獲得足夠能量經(jīng)碰撞去激發(fā)價(jià)電帶的電子穿過(guò)能隙，躍遷至導(dǎo)電帶，碰撞產(chǎn)生更多電子、使光電流增加約百倍左右。12/13/2022126(3)累增式二極體12/10/202221(低頻與高頻)(1)低頻光電前置放大訊號(hào)處理技術(shù)利用光電二極體的光強(qiáng)度和電流成正比的特性，我們可以把光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。(2)高頻光電前置放大訊號(hào)處理技術(shù)Hamamatsu公司所生產(chǎn)的SiPIN二極體的實(shí)際電路設(shè)計(jì)12/13/2022127(低頻與高頻)12/10/202222雷射二極體對(duì)於本身或外界環(huán)境所引起的溫度變化相當(dāng)敏感，當(dāng)雷射二極體工作在相同的順向電流時(shí)，在不且的溫度會(huì)有不同的輸出功率。12/13/2022128雷射二極體對(duì)於本身或外界環(huán)境所引起的溫度變化相當(dāng)敏感，當(dāng)雷射(1)緩啟動(dòng)器雷射二極體無(wú)法承受瞬間的大電流，為了避免在電源開啟時(shí)的瞬間電流變化過(guò)大而造成雷射二極體損壤，藉由電阻和電容製作出緩啟動(dòng)器。12/13/2022129(1)緩啟動(dòng)器12/10/202224(2)光功率監(jiān)視器此部分是整體回授控制系統(tǒng)的回授訊號(hào)來(lái)源，利用光二極體偵測(cè)雷射二極體的輸出功率所產(chǎn)生的光電流作回授控制。12/13/2022130(2)光功率監(jiān)視器12/10/202225(3)比例積分控制器利用LM336產(chǎn)生2.5V參考電壓和輸出電壓的差來(lái)調(diào)整輸出。12/13/2022131(3)比例積分控制器12/10/202226感測(cè)器的訊號(hào)多為類比的電壓或電流訊號(hào)。感測(cè)器的感度雜訊放大類比數(shù)位轉(zhuǎn)換12/13/2022132感測(cè)器的訊號(hào)多為類比的電壓或電流訊號(hào)。12/10/202223.2二維成像訊號(hào)處理12/13/20221333.2二維成像訊號(hào)處理12/10/202228依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。JPEGDCT壓縮－解壓縮架構(gòu)每個(gè)像素可採(cǎi)光二極體或是photoMOS的結(jié)構(gòu)AT＆T所發(fā)展出來(lái)應(yīng)用在影像擷取上的影像壓縮技術(shù)(1)電荷耦合元件(CCD)(4)失真型的影像壓縮格式適用於NTSC的標(biāo)準(zhǔn)上。由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。利用光電二極體的光強(qiáng)度和電流成正比的特性，我們可以把光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。(5)YIQ色彩轉(zhuǎn)換格式可分成被動(dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，有時(shí)也被視為簡(jiǎn)單的線性誤差其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層中之最大誤差。利用外加電壓的方式，使二極體內(nèi)的電子與電洞結(jié)合過(guò)程中能曼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光的輸出，其LED材料通常為砷、磷、鎵等Ⅲ－Ⅴ族元素。彩色靜態(tài)畫面用JPEG編碼點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線(1)電荷耦合元件(CCD)是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。多次曝光影像的電荷不受移動(dòng)的影響而相加一起、增加移動(dòng)目標(biāo)物在CCD上的感光時(shí)間，亦同時(shí)可防止CCD因載體移動(dòng)產(chǎn)生影像模糊失真。(1)電荷耦合元件(CCD)(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器12/13/2022134依燈內(nèi)不同之氣體或金屬蒸氣，而發(fā)出特定光譜波段之光帶。(1)(1)電荷耦合元件(CCD)工作原理可分下列幾個(gè)步驟1.每個(gè)像素可採(cǎi)光二極體或是photoMOS的結(jié)構(gòu)2.當(dāng)正電壓加在電極上時(shí)，絶緣層下的p型矽產(chǎn)生空乏區(qū)，並累積光電效應(yīng)簅所產(chǎn)生的負(fù)電荷，而正電荷則排入矽基板。正電壓也因此產(chǎn)生所謂的位能井，將電荷收集於內(nèi)而不外漏。3.透過(guò)控制每個(gè)電極上的偏壓，可以達(dá)到移動(dòng)電荷的目的。4.CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。12/13/2022135(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202230(1)電荷耦合元件(CCD)PhotoMOS基本架構(gòu)12/13/2022136(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202231(1)電荷耦合元件(CCD)CCD的電荷移轉(zhuǎn)12/13/2022137(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202232(1)電荷耦合元件(CCD)CCD的訊號(hào)輸出電路12/13/2022138(1)電荷耦合元件(CCD)12/10/202233單輸出線型CCD12/13/2022139單輸出線型CCD12/10/202234雙輸出線型CCD12/13/2022140雙輸出線型CCD12/10/202235全圖框CCD架構(gòu)12/13/2022141全圖框CCD架構(gòu)12/10/202236圖框移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/13/2022142圖框移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/10/202237(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器CMOS感測(cè)器是以CMOS半導(dǎo)體製程所製造，這種矽製程由於應(yīng)用廣泛且價(jià)格較低，所以CMOS感測(cè)器已成為臺(tái)灣數(shù)位相機(jī)市場(chǎng)的主流?？煞殖杀粍?dòng)式相素感測(cè)器及主動(dòng)式相素感測(cè)器。12/13/2022143(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器12/10/20交線移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/13/2022144交線移轉(zhuǎn)CCD架構(gòu)12/10/202239雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備④Psendo二相位法BMP格式是Microsoft公司為Windows自行發(fā)展的一種影像檔格式。1nm為綠色、波長(zhǎng)435.CCD內(nèi)的電荷依序往最後端的輸出級(jí)移動(dòng)，而輸出級(jí)通常會(huì)再加入n型矽，成為二極體，等效為一個(gè)電容器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電荷，並將電荷轉(zhuǎn)成電壓，再輸出至感測(cè)元件外的訊號(hào)處理電路。(4)YUV444、YUV422(4)YUV444、YUV422雷射二極體無(wú)法承受瞬間的大電流，為了避免在電源開啟時(shí)的瞬間電流變化過(guò)大而造成雷射二極體損壤，藉由電阻和電容製作出緩啟動(dòng)器。(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器接頭6pin含電源或4pin不含電源由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。(4)失真型的影像壓縮格式(2)互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(CMOS)感測(cè)器第三章光電轉(zhuǎn)換與整合①相關(guān)雙次取樣－線箝制法點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線Hamamatsu公司所生產(chǎn)的SiPIN二極體的實(shí)際電路設(shè)計(jì)被動(dòng)式相素感測(cè)器12/13/2022145雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備被動(dòng)式相素感測(cè)器12/主動(dòng)式相素感測(cè)器12/13/2022146主動(dòng)式相素感測(cè)器12/10/202241CMOS與CCD特性的比較12/13/2022147CMOS與CCD特性的比較12/10/202242(1)誤差種類(2)箝制技術(shù)(3)輸出格式12/13/2022148(1)誤差種類12/10/202243(1)誤差種類①偏移誤差是由於ADC的電壓位準(zhǔn)偏移所造成，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最低轉(zhuǎn)換階層之差。12/13/2022149(1)誤差種類12/10/202244(1)誤差種類②增益誤差由於ADC中對(duì)輸入訊號(hào)的大小有不同的增益所致，其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換後曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換後曲線在最高數(shù)位輸出值之差。12/13/2022150(1)誤差種類12/10/202245(1)誤差種類③相異性非線性誤差由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，其定義是指實(shí)際ADC的轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層的寬度與理想ADC轉(zhuǎn)換曲線階層的寬度之最大誤差。12/13/2022151(1)誤差種類12/10/202246(1)誤差種類④整數(shù)性非線性誤差由於ADC內(nèi)各參考位準(zhǔn)偏移所造成，有時(shí)也被視為簡(jiǎn)單的線性誤差其定義是指理想ADC轉(zhuǎn)換曲線與實(shí)際ADC轉(zhuǎn)換曲線在各轉(zhuǎn)換階層中之最大誤差。12/13/2022152(1)誤差種類12/10/202247(2)箝制技術(shù)①相關(guān)雙次取樣－線箝制法②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法③線取樣保持差分法12/13/2022153(2)箝制技術(shù)12/10/202248(2)箝制技術(shù)①相關(guān)雙次取樣－線箝制法位元箝制法電路示意圖12/13/2022154(2)箝制技術(shù)12/10/202249(2)箝制技術(shù)②相關(guān)雙次取樣－位元箝制法12/13/2022155(2)箝制技術(shù)12/10/202250(2)箝制技術(shù)③線取樣保持差分法12/13/2022156(2)箝制技術(shù)12/10/202251(3)輸出格式二補(bǔ)數(shù)式(twoscomplement)偏移二值式(offsetbinary)一補(bǔ)數(shù)式(onescomplement)符號(hào)式(signmagnitude)12/13/2022157(3)輸出格式12/10/202252(1)CCD輸出方式(2)電荷傳輸技術(shù)(3)時(shí)脈關(guān)係(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/2022158(1)CCD輸出方式12/10/202253(1)CCD輸出方式①全圖框法光二極體佔(zhàn)有全部晶片感光有效面積最大，對(duì)光的響應(yīng)最高。12/13/2022159(1)CCD輸出方式12/10/202254(1)CCD輸出方式②圖框傳輸法使用與光二極體幾乎一樣大小的區(qū)域儲(chǔ)存電荷，同時(shí)在此儲(chǔ)存區(qū)域的元件上使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。12/13/2022160(1)CCD輸出方式12/10/202255(1)CCD輸出方式③線性矩陣法是最簡(jiǎn)單的配置方式，由光二極體、傳輸閘及串列讀出暫存器所組成，除了光二極體外，使用不透光的金屬保護(hù)層加以覆蓋，以防止不必要的曝光效應(yīng)。12/13/2022161(1)CCD輸出方式12/10/202256(1)CCD輸出方式④交錯(cuò)傳輸法在光二極體與光二極體間建構(gòu)一組傳輸暫存器，此暫存器完全被不透光的金屬保護(hù)層所覆蓋。12/13/2022162(1)CCD輸出方式12/10/202257(1)CCD輸出方式⑤前進(jìn)掃瞄法是一條接一條的掃瞄，以非交錯(cuò)傳輸法的方式進(jìn)行，此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提供同時(shí)間擷取整張影像資料，對(duì)需要精準(zhǔn)時(shí)間的影像資料而言，是相當(dāng)必需的。12/13/2022163(1)CCD輸出方式12/10/202258(1)CCD輸出方式⑥時(shí)間延遲積分法多次曝光影像的電荷不受移動(dòng)的影響而相加一起、增加移動(dòng)目標(biāo)物在CCD上的感光時(shí)間，亦同時(shí)可防止CCD因載體移動(dòng)產(chǎn)生影像模糊失真。12/13/2022164(1)CCD輸出方式12/10/202259(2)電荷傳輸技術(shù)①四相位法給予傳輸元件四個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。②三相位法給予傳輸元件三個(gè)不同時(shí)間的電壓高低。③二相位法在每個(gè)傳輸元件旁多佈入一段n*的物質(zhì)，使產(chǎn)生另一階電位差，幫助電荷的移動(dòng)。④Psendo二相位法同二相位法第1、2個(gè)共用電壓1、第3、4個(gè)共用電壓2。12/13/2022165(2)電荷傳輸技術(shù)12/10/202260(2)電荷傳輸技術(shù)①四相位法時(shí)脈圖12/13/2022166(2)電荷傳輸技術(shù)12/10/202261(3)時(shí)脈關(guān)係－1pixel時(shí)脈12/13/2022167(3)時(shí)脈關(guān)係－112/10/202262(3)時(shí)脈關(guān)係－2line時(shí)脈12/13/2022168(3)時(shí)脈關(guān)係－212/10/202263(3)時(shí)脈關(guān)係－3frame時(shí)脈12/13/2022169(3)時(shí)脈關(guān)係－312/10/202264(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/2022170(4)時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/10/202265(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的微處理器，而不同類型的DSP內(nèi)建的功能互有差異，大部分皆具有內(nèi)含的乘法器、目前大多使用16及32位元的資料寬度。單一指令週期多重匯流排零負(fù)載的廻圈計(jì)算具可規(guī)劃式的快閃記憶體12/13/2022171(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)12/10/202266(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)具有DSP之時(shí)脈產(chǎn)生方塊圖12/13/2022172(1)數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)12/10/202267(2)可程式化邏輯元件(PLD)複合型可程式邏輯元件(CPLD)場(chǎng)效型可程式邏輯元件(PPGA)簡(jiǎn)易型程式化邏輯元件(SPLD)場(chǎng)效型可程式化相互接合(FPIC)12/13/2022173(2)可程式化邏輯元件(PLD)12/10/202268(3)輸出介面一般常被使用的是搭配影像擷取卡、擷取低電壓差分訊號(hào)介面訊號(hào)，又稱TIA/EIA－644，使用差分的電器特性，達(dá)到高速傳輸?shù)哪康摹?2/13/2022174(3)輸出介面12/10/2022693.3介面處理技術(shù)12/13/20221753.3介面處理技術(shù)12/10/202270(1)簡(jiǎn)介最早由蘋果電腦於1986年開發(fā)出來(lái)特點(diǎn)高速通訊IEEE1394a有400MbpsIEEE1394b有3200Mbps自我組態(tài)定址雛菊式的星狀拓樸，最多可連接63個(gè)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)路連接方式，不需透過(guò)PC作用纜線纜線4.5公尺接頭6pin含電源或4pin不含電源支援隨插即用、熱插拔價(jià)格低、效率高12/13/2022176(1)簡(jiǎn)介12/10/202271(1)簡(jiǎn)介12/13/2022177(1)簡(jiǎn)介12/10/202272(1)簡(jiǎn)介12/13/2022178(1)簡(jiǎn)介12/10/202273(2)原理①實(shí)體層②連結(jié)層③傳輸層④序列匯流排管理12/13/2022179(2)原理12/10/202274(3)未來(lái)展望IEEE1394是一種普偏性高且低成本的介面標(biāo)準(zhǔn)、具有裝置驅(qū)動(dòng)程式支援微軟Windows作業(yè)系統(tǒng)(98/2000/XP)的優(yōu)點(diǎn)。IEEE1394b的速度可以達(dá)到3200Mbps12/13/2022180(3)未來(lái)展望12/10/202275(1)優(yōu)點(diǎn)與裝置類別PC週邊擴(kuò)充容易方便使用，可連接127個(gè)設(shè)備支援隨插即用、熱插拔且具自我偵測(cè)功能具有靈活的內(nèi)或外電源設(shè)定、支援待機(jī)與喚酲之電源管理可設(shè)定同步或非同步傳輸價(jià)格便宜12/13/2022181(1)優(yōu)點(diǎn)與裝置類別12/10/202276USB的三種傳輸類別12/13/2022182USB的三種傳輸類別12/10/202277(2)基本架構(gòu)①匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)洹＂赨SB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線，分別為紅(VBUS，+5V)、白(D)、綠(D＋)、黑(GND)。③資料傳輸有控制型、巨量型、中斷型及等時(shí)型等四類。12/13/2022183(2)基本架構(gòu)12/10/202278匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)?2/13/2022184匯流排結(jié)構(gòu)是星狀拓?fù)?2/10/202279USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線12/13/2022185USB的傳輸訊號(hào)與電源透過(guò)四條纜線連線12/10/20228資料傳輸分類12/13/2022186資料傳輸分類12/10/