图像的光电转换

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1、电视图像及其光电转换-5-电视系统的图像信号的处理，是立足于对图像像素的处理。这里涉及到两个重要的设备：摄像设备和显像设备。常用的摄像设备就是摄像机。常用的显像设备就是电视机。摄像机负责把光形式的图像信息转换成电形式的图像信号。这样便于存储、编辑、传播。电视机负责把电形式的图像信号转换成光形式的图像信息，供人眼观看。这里主要说明有关图像的光－电转换和电一光转换过程。首先从图像像素开始入手。一、电视图像1、黑白图像像素通俗地讲，我们可以把一幅画面看成由许多个顺序排列的小方格组成，每个方格可以看成是明暗程度不同（对于彩色画

2、面，每个方格又有不同颜色的属性）的点，黑的表示暗，白的表示亮。通常把画面上的点称为“像素”，它是组成图像的“最小元素”。我们以下图所示来说明。█████████████图1图像像素上图包含9X9个像素，这是一个简单的例子。一幅画面所包含的像素越多，，所表现的细节就越丰富，那么画面的清晰度就越高。2、电视图像清晰度为了满足视力的需要，这对图像的清晰度有一定要求。相应地，就对图像像素的数量有一定要求。每幅图像需要多少个像素才能达到要求呢？我们可以通过下面的例子来说明这个问题。d眼晴lhL（a）电视屏幕（b）电视清晰度图2电

3、视屏幕及清晰度-5-见上图所示，电视屏幕的尺寸是以对角线来表示的。单位通常为英寸。我国电视屏幕的高宽标准比例为3：4。电视的清晰度是用屏幕上能显示多少根线条来表示的。在人眼距离屏幕L＝2～3米，电视屏幕为9～18英寸的条件下（这个条件是早期制定的），在规定的屏幕高度和视线距离内，垂直方向上最多可分辨600左右的线条。如果线数少了，就能明显看出线条之间的间隙。如果线数再多些，人眼就看不清屏幕上有多少根线条。因此世界各国在制定电视画面标准中，把每幅图像的行数确定为525行或625行。1、我国电视图像标准我国电视标准规定：每

4、幅图像的行数为625行，其中有效行为575行（另有50回扫行不显示）。这就是说，电视屏幕能显示575根水平线条。再根据屏幕高宽比为3：4。即水平方向为575X4/3≈767列。这就是说，电视屏幕能显示767根垂直线条。水平线条与垂直线条之间的方格就是电视图像的像素。那么一幅电视画面所包括的图像像素数量为575X767≈440000（441025）个。共计44万多个。我国现行的电视图像标准是针对中、小电视屏幕制定的，可满足人眼观看中、小电视屏幕画面的要求。而对于现在流行的大屏幕电视是不适用的。这是因为随着屏幕尺寸的增大，

5、能够显示的线条数也就相应地增多了。如果显示的线条数不变的话，那么线条之间的距离也就增大了。因此，随着屏幕尺寸的增大，图像像素数目也应该提高。才能满足人眼的视力需要。所以人眼在观看大屏幕电视所接收的电视画面时，感觉画面颗粒较大，不如中、小屏幕电视的效果好。另外，人眼近距离观看电视画面时，也会感觉到不如远距离观看电视画面的效果好。2、彩色图像像素首先说明一下三基色原理，其原理主要内容是：所有颜色都可由三个相互独立的基色混合得到。三基色的比例决定合成彩色的要素（明暗程度、颜色种类、颜色的深浅程度）。在电视机中，选择红、绿、蓝

6、作为三基色，分别用R、G、B代表。混合得到其他彩色的方法主要是空间混色法，将三基色的光分别投射到同一表面相邻的三个点上，由于人眼对彩色的分辨力较差，因此只要人眼距该表面足够远或这些点相距足够近，人眼就分辨不清是独立的三基色点，而感觉到是一个点，而这个点的颜色是三种基色的混色，这也是彩色显像管荧光屏构造的理论基础。NTSC制和PAL制彩色电视制式就是利用这种技术从上述所说就得出结论。每一个彩色图像像素实际上是由三个相距很近R、G、B点组成。由很多彩色图像像素组成一幅彩色图像。一、图像的光－电转换我们知道按照电视标准要求，

7、一幅电视图像应包括40多万个的像素，对于电视活动画面，每一个图像像素都是连续变化的。这就是说，与之对应的信号也是不断变化的。如果对于代表每个像素的电信号都用单独的通道进行转换传送，就需要40多万个独立的通道。从人类现有的技术的角度上讲，实现起来将使设备非常复杂。根本不可能实现电视大众化。那么，我们可以利用人眼的“视觉暂留”-5-特性，采用顺序转换传送法。即用一个通道把近40多万个像素，按照从左到右、从上到下的顺序，以足够快的速度依次转换传送出去。其效果与同时转换传送是一样的。例如，在一块方形木板上安装有9X9个发光的小

8、灯泡（发光二极管），当以足够快的速度依次点亮每个小灯泡（当第一个小灯泡熄灭后，再点亮第二个小灯泡），人眼看到的效果与同时点亮这81个小灯泡的效果是一样的。又比如说，在黑暗中旋转一个发光的手电筒，人眼看到不是一个旋转的发光点，而是一个光圈。而图像有静止图像（画面不动）、活动图像、黑白图像、彩色图像等。每种的转换有些不一样。这里就一一