光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件

Camera

Camera1主要內(nèi)容光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)CCD&CMOS性能對(duì)比相機(jī)成像質(zhì)量主要評(píng)測參數(shù)測試卡圖像分析軟件實(shí)驗(yàn)方法干涉衍射三原色散射幾種現(xiàn)象主要內(nèi)容光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)2Camerablockdiagram:1.Lenssystem鏡頭2.Motor(controlthepositionofLens)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.Sensor:CMOSorCCDtype圖像傳感器4.DSP:DigitalSignalProcessing數(shù)字信號(hào)處理Camerablockdiagram:1.Lenssy3Cameralenssystem相機(jī)的鏡頭類似于人眼的晶狀體。沒有晶狀體，人眼看不到任何物體，沒有鏡頭，相機(jī)無法輸出清晰的圖像。成像視覺中，鏡頭作用：將成像目標(biāo)聚焦在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭質(zhì)量直接影響相機(jī)的整體性能。Lensarecamera’seyes,Theypreprocessthelightwhichwillreachthecamerasensorandmakeaclearimageonthesensor.Thesystemusuallyincludesseverallenscomponentsaimstomakeabetterimage.Cameralenssystem相機(jī)的鏡頭類似于人眼的晶4鏡頭基本結(jié)構(gòu)

鏡頭透鏡光闌正透鏡負(fù)透鏡孔徑光闌視場光闌消雜光光闌普通鏡頭都有光圈調(diào)節(jié)環(huán)，調(diào)節(jié)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡頭內(nèi)的黑色葉片以光軸為中心伸縮運(yùn)動(dòng)，為可變孔徑光闌特性（色差、色散等）相反，配合使用，矯正像差及各類失真。變焦鏡頭既要保證焦距在較大范圍內(nèi)可調(diào)，又要保證成像在光敏面上，因此由多組正負(fù)透鏡組成。決定成像面大小消除雜光鏡頭基本結(jié)構(gòu)鏡頭透鏡光闌正透鏡負(fù)透鏡孔徑光闌視5鏡頭的分類焦距：廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦鏡頭；調(diào)焦方式：手動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)調(diào)焦；變焦倍數(shù)分2、6、10、20倍變焦等；光圈：手動(dòng)光圈、自動(dòng)光圈。鏡頭的分類焦距：廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦鏡頭；61.鏡頭光圈光圈表示：通過開口大小控制曝光量，焦距與光束直徑的比值，也稱為F數(shù)（光圈系數(shù)），越小越好。例如：一只的鏡頭，最大光孔直徑為25mm時(shí)，該鏡頭的相對(duì)孔徑為1：2，即。定焦鏡頭的F數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的為：F=1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32等。1.鏡頭光圈光圈表示：通過開口大小控制曝光量，72、自動(dòng)光圈控制（1）成像目標(biāo)的反射光經(jīng)光學(xué)鏡頭、可變光圈聚焦在CCD(CMOS)的光敏面上。（2）CCD(CMOS)相機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理輸出所需的視頻信號(hào)。（3）另一路輸出信號(hào)經(jīng)放大（Amplifier)、箝位（Clamp)、送入積分器（Integrator)。積分后的結(jié)果與參考電平（Referencelevel)比較，確定光圈改變的方向及大小。（4）當(dāng)積分信號(hào)低于（高于）標(biāo)準(zhǔn)電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)光圈向增大（減?。┩ü饪讖降姆较蚋淖儯瑥亩{(diào)節(jié)光敏面的照度，獲得清晰圖像。2、自動(dòng)光圈控制（1）成像目標(biāo)的反射光經(jīng)光學(xué)鏡頭、可變光圈聚8自動(dòng)光圈控制自動(dòng)光圈控制93、應(yīng)用外部環(huán)境光照度存在較大變化時(shí)，采用自動(dòng)光圈鏡頭；光照度基本恒定時(shí)，采用手動(dòng)光圈鏡頭。增加光圈的級(jí)數(shù)，可以獲得更為理想的曝光量。例如：在2.8與4之間增加F數(shù)為3.5一檔，即前一檔的入射光通量是后一檔的1.5倍。3、應(yīng)用外部環(huán)境光照度存在較大變化時(shí)，采用自動(dòng)光圈鏡頭；光照10變焦鏡頭通過鏡頭鏡片之間相互移動(dòng)，使鏡頭焦距可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而在無需改變鏡頭的條件下，相機(jī)既可以獲得目標(biāo)的全景象，又可獲得局部像。變焦范圍有6、8、10、12、16、20、50倍等。

變焦鏡頭通過鏡頭鏡片之間相互移動(dòng)，使鏡頭焦距可在一定范圍內(nèi)連11組成變倍組、補(bǔ)償組、固定組等構(gòu)成

變焦鏡頭調(diào)焦組：通過小范圍的軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鏡頭的聚焦調(diào)整。變倍組：通過軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焦距連續(xù)可調(diào)。補(bǔ)償組：變倍組移動(dòng)調(diào)焦時(shí)，成像面隨之變化，隨補(bǔ)償組進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，使成像面保持在圖像傳感器的光敏面上。后固定組：保證有一定的裝座距離。組成變倍組、補(bǔ)償組、固定組等構(gòu)成

變焦調(diào)焦組：通過小范圍的軸12光學(xué)變焦VS數(shù)碼變焦光學(xué)變焦：通過移動(dòng)鏡頭內(nèi)部鏡片來改變鏡頭焦距的長短。數(shù)字變焦也稱數(shù)碼變焦（DigitalZoom），是通過相機(jī)內(nèi)的處理器，把圖片內(nèi)的每個(gè)象素面積增大，從而達(dá)到放大目的。如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大，只是程序在相機(jī)內(nèi)進(jìn)行，把原來CCD影像感應(yīng)器上的一部份像素使用“插值”處理手段做放大,將CCD影像感應(yīng)器上的像素用插值算法將畫面放大到整個(gè)畫面。

通過數(shù)碼變焦，拍攝的景物放大了，但它的清晰度會(huì)有一定程度的下降。數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼變焦一般在6倍左右，攝像機(jī)的數(shù)碼變焦在44倍-600倍左右，實(shí)際使用中有40倍就足夠了。因?yàn)樘蟮臄?shù)碼變焦會(huì)使圖像嚴(yán)重受損，有時(shí)候甚至因?yàn)榉糯蟊稊?shù)太高，而分不清所拍攝的畫面。光學(xué)變焦VS數(shù)碼變焦光學(xué)變焦：通過移動(dòng)鏡頭內(nèi)部鏡片來改變鏡頭13變焦鏡頭VS定焦鏡頭對(duì)于變焦鏡頭，倍數(shù)越大，所需要的透鏡組越多，制造工藝越復(fù)雜。我們知道，光線達(dá)到透鏡表面之后會(huì)有一部分光穿過透鏡被折射過去，另一部分光被反射回去。由于透鏡組增多，被透鏡反射的光就越多，經(jīng)過透鏡折射然后到達(dá)底片上的有效成像光就越少。并且由于透鏡間光線的反復(fù)折射互相疊加干涉，也會(huì)使成像質(zhì)量下降。

變焦鏡頭VS定焦鏡頭對(duì)于變焦鏡頭，倍數(shù)越大，所需要的透鏡組越14自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦是一個(gè)復(fù)雜的光電一體化的過程，簡單說其基本原理是將物體反射的光被傳感器CCD接受，通過處理器處理，帶動(dòng)電動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行對(duì)焦。自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦是一個(gè)復(fù)雜的光電一體化的過程，簡單說其基15自動(dòng)對(duì)焦由物鏡L、分光棱鏡P、線陣圖像傳感器和、CCD驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)處理電路、步時(shí)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。兩個(gè)CCD分別放在焦平面的前部（A點(diǎn)）和后部（B點(diǎn)），與焦平面相距一個(gè)小間隔。分光棱鏡使同一視場的光分離，分別被兩個(gè)CCD接收。當(dāng)兩路CCD信號(hào)中的高頻成分相等時(shí)，表示對(duì)焦，不等表示離焦。同時(shí)，根據(jù)兩路CCD高頻分量大小，可判斷是前離焦或后離焦。自動(dòng)對(duì)焦由物鏡L、分光棱鏡P、線陣圖像傳感器和16自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)原理框圖自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)原理框圖17VA=VB,實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦（Z=0)Z:離焦量V：高頻電壓有效值O：焦平面位置由于系統(tǒng)噪聲及CCD性能差異，嚴(yán)格對(duì)焦很困難，實(shí)際選擇一個(gè)閾值,當(dāng)時(shí),認(rèn)為已經(jīng)對(duì)焦。VA=VB,實(shí)現(xiàn)了Z:離焦量由于系統(tǒng)噪聲18自動(dòng)對(duì)焦具備以下三點(diǎn)特性

1.以某種方式自動(dòng)判斷拍攝者所拍攝的主體；

2.以某種方式測量被攝主體與相機(jī)感光元件之間的距離；

3.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)將鏡頭的對(duì)焦裝置推到與之相應(yīng)的距離刻度。

自動(dòng)對(duì)焦具備以下三點(diǎn)特性

1.以某種方式自動(dòng)判斷拍攝者所拍攝19自動(dòng)對(duì)焦“自動(dòng)對(duì)焦”就是由機(jī)器根據(jù)拍攝現(xiàn)場的光線被攝物體的距離等參數(shù),自動(dòng)設(shè)定快門與焦距以保證照片的最佳效果.手機(jī)因體積所限,不可能加上調(diào)焦、快門等把手,這就使“自動(dòng)對(duì)焦”功能尤為重要!自動(dòng)對(duì)焦是將被攝物拍的更加清楚！

自動(dòng)對(duì)焦“自動(dòng)對(duì)焦”就是由機(jī)器根據(jù)拍攝現(xiàn)場的光線被攝物體的距20鏡頭的接口C型和CS型，均是國際標(biāo)準(zhǔn)接口，其旋合長度、制造精度、靠面尺寸及后截距公差均應(yīng)符合相關(guān)要求。C型接口的后截距為17.526mm，CS型接口的后截距為12.526mm。鏡頭的接口C型和CS型，均是國際標(biāo)準(zhǔn)接口，其旋合長度、制造精21鏡頭的性能指標(biāo)一、焦距：（1）對(duì)同同一目標(biāo)成像時(shí)，鏡頭的焦距越大，所成的像就越大（2）焦距還直接與鏡頭的視場有關(guān)，短焦距鏡頭具有較大的視場，長焦距鏡頭具有較小的視場。當(dāng)物體無限遠(yuǎn)時(shí)，關(guān)系式為：。二、相對(duì)孔徑：表示。對(duì)相機(jī)鏡頭的分辨率、相面照度構(gòu)成直接影響。光學(xué)鏡頭的外境筒上，刻有F數(shù)或者光圈數(shù)，相對(duì)孔徑的倒數(shù)。

分辨率完全有相對(duì)孔徑?jīng)Q定，正比關(guān)系

相面照度與相對(duì)孔徑的平方成正比

鏡頭的性能指標(biāo)一、焦距：（1）對(duì)同同一目標(biāo)成像時(shí)，鏡頭的22三、視場角：決定圖像傳感器成像的空間范圍，與鏡頭焦距有關(guān)。鏡頭焦距一定時(shí)，視場角越大，目標(biāo)圖像越大。當(dāng)CCD器件尺寸一定時(shí)，焦距越長，視場角越小。按視場角大小，光學(xué)鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角鏡頭和長焦距鏡頭。四、光譜特性：光學(xué)鏡頭對(duì)各波段光線的透過率特性。即所拍圖像的顏色與成像目標(biāo)的顏色具有較高的一致性。因此希望各波段透過光學(xué)鏡頭時(shí)，除在總強(qiáng)上有一定損失外，其光譜組成不發(fā)生改變。

影響因素：膜層的干涉特性、玻璃材料的吸收特性。要求：鏡頭最高分辨力的光線應(yīng)與照明波長、CCD器件接收波長相匹配，并使光學(xué)鏡頭對(duì)該波長的光線透過率盡可能的提高。光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件23CCD&CMOS

一、成像過程。原理相同，只是讀取過程不同：CMOS圖像傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流（電壓）信號(hào)，以類似DRAM的方式讀出信號(hào)，工作時(shí)僅需單一工作電壓供電；CCD以電荷包的形式進(jìn)行存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)移，其信號(hào)的讀取需要多路外部驅(qū)動(dòng)脈沖機(jī)電源的支持，系統(tǒng)電路復(fù)雜。二、集成性。CMOS圖像傳感器可將光敏元陣列、信號(hào)讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理電路及控制器等集成在一個(gè)芯片上，易于實(shí)現(xiàn)單芯片的成像系統(tǒng)；由于和CMOS工藝不兼容，CCD難以將時(shí)序發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理電路等集成在同一芯片上。要有3-5個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)這些功能，使系統(tǒng)體積重量增大，不利于系統(tǒng)的微型化。三、噪聲。CMOS集成度高，各原件、電路之間距離很近，干擾嚴(yán)重，噪聲對(duì)圖像質(zhì)量影響大；CCD技術(shù)較成熟，PN結(jié)或二氧化硅隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量好。四、功耗。CMOS只需一路電源供電(3-5V),功耗僅為CCD的1/10，CCD需要3路以上電源來滿足特殊時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的需要，功耗大。CCD&CMOS

一、成像過程。原理相同，只是讀取過程不同：24相機(jī)成像質(zhì)量主要參數(shù)1SNR信噪比Uniformity像面響應(yīng)均勻性2Distortion畸變3OECF光電轉(zhuǎn)換函數(shù)4Resolution分辨力5SFR（MTF)空間頻率響應(yīng)6SQF主觀質(zhì)量因子相機(jī)成像質(zhì)量主要參數(shù)1SNR信噪比251、SNR&Uniformity一、信噪比直接體現(xiàn)了圖像傳感器的噪聲和暗電流水平。二、反映數(shù)碼相機(jī)成像系統(tǒng)各個(gè)光敏元之間輸出信號(hào)的差別。它是一項(xiàng)評(píng)價(jià)相機(jī)成像系統(tǒng)的光學(xué)成像部分和圖像傳感器芯片上各個(gè)光敏元響應(yīng)度以及后期信號(hào)處理電路的綜合技術(shù)指標(biāo)。1、SNR&Uniformity一、信噪比直接體現(xiàn)了圖像262、畸變客觀評(píng)測畸變雖然不會(huì)影響成像的清晰度，但是影響成像的形狀1分類：廣角端桶形畸變、長焦端枕形畸變2定義：離圖像中心的徑向距離h'相對(duì)于其理想值h的偏差來衡量

2、畸變客觀評(píng)測畸變雖然不會(huì)影響成像的清晰度，但是影響成像的27畸變測試卡的制作水平：垂直16:12，線粗為2mm,方格寬度為16mm畸變測試卡的制作水平：垂直16:12，線粗為2mm,方格寬度283、相機(jī)OECF評(píng)測ISO14524測試卡3、相機(jī)OECF評(píng)測ISO14524測試卡29相機(jī)OECF評(píng)測等1/3次方亮度間隔121197108642135相機(jī)OECF評(píng)測等1/3次方亮度間隔1211930相機(jī)OECF評(píng)測OECF：圖像輸入亮度值的對(duì)數(shù)與拍攝的圖像輸出灰度之間的函數(shù)關(guān)系光電轉(zhuǎn)換函數(shù)OECF是描述數(shù)碼相機(jī)物理信號(hào)輸入與其相應(yīng)的輸出信號(hào)之間的關(guān)系，是研究數(shù)碼相機(jī)成像性能的基礎(chǔ)。相機(jī)OECF評(píng)測OECF：圖像輸入亮度值的對(duì)數(shù)與拍攝的圖像輸315、分辨力：ISO12233測試卡5、分辨力：ISO12233測試卡32分辨力客觀評(píng)測HYRes截取ROI灰度化逐行讀取灰度值與閾值作對(duì)比分辨力客觀評(píng)測HYRes截取ROI336、SFR基礎(chǔ)把光學(xué)系統(tǒng)看成對(duì)于空間頻率的低通濾波器，用頻譜分析的方法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。很自然地在光學(xué)系統(tǒng)中引進(jìn)傳遞函數(shù)的概念，作為評(píng)價(jià)成像質(zhì)量的指標(biāo)。調(diào)制傳遞函數(shù)MTF綜合反映了相機(jī)的成像性能6、SFR基礎(chǔ)把光學(xué)系統(tǒng)看成對(duì)于空間頻率的低通濾波器，用頻譜34SFR基礎(chǔ)光學(xué)傳遞函數(shù)由模量MTF和輻角PTF兩部分組成。實(shí)際評(píng)價(jià)像質(zhì)時(shí)，由于成像系統(tǒng)的低頻響應(yīng)對(duì)常用的接收器件來說最為重要，而在低頻處PTF的往往很小,所以位相傳遞函數(shù)用得很少,目前一般均以MTF來評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì).稱為調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）的方法.SFR基礎(chǔ)光學(xué)傳遞函數(shù)由模量MTF和輻角PTF兩部分組成。35SFR原理Imatest較MTF測量方法，SFR對(duì)于測量模板的要求相對(duì)不高，且測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。單位：LW/PHSFR原理Imatest較MTF測量方法，SFR對(duì)于測量模板36SFR原理SFR原理37超采樣ESF超采樣ESF

差分運(yùn)算超采樣LSF

1.提高采樣頻率2.二維的ESF轉(zhuǎn)化為一維平均ESF超采樣ESF超采樣ESF

差分運(yùn)算超采樣LSF1.提高38相機(jī)像質(zhì)評(píng)價(jià)方法1.單參數(shù)評(píng)測2.調(diào)制傳遞函數(shù)MTF的傳遞特性影響成像質(zhì)量的好壞3.光學(xué)傳遞曲線之下所包含的面積值大小即SQF值決定了光學(xué)系統(tǒng)的整體成像質(zhì)量的好壞(SFR)MTF低頻中低頻高頻幾何輪廓形狀成像幾何輪廓的陡削成像的明銳度相機(jī)像質(zhì)評(píng)價(jià)方法1.單參數(shù)評(píng)測(SFR)MTF低頻中低頻高頻39空間低頻信息傳遞能力強(qiáng)，幾何輪廓很清晰；空間低頻信息傳遞能力很弱，幾何輪廓模糊。低頻空間低頻信息傳遞能力強(qiáng)，低頻40

空間高頻傳遞特性好圖像幾何輪廓陡削

空間高頻傳遞特性差圖像幾何輪廓不陡削

高頻高頻41空間中低頻傳遞特性好圖像明銳度很好；空間中低頻傳遞特性差的圖像，圖像明銳度很低。

中低頻中低頻427、SQF調(diào)制傳遞函數(shù)的加權(quán)積分值SQF定義為歸化到觀察者視網(wǎng)膜上的成像系統(tǒng)MTF在10～40cycles/mm范圍內(nèi)的對(duì)數(shù)空間頻率域的積分:調(diào)制傳遞函數(shù):人眼的對(duì)比敏感度函數(shù)7、SQF調(diào)制傳遞函數(shù)的加權(quán)積分值43SQF值高成像良好SQF值低成像很差SQF值高44SQF沖印尺寸越大，圖片質(zhì)量越差SQF值是按照各種不同沖印放大率將成像鏡頭和人眼的MTF歸化到成像鏡頭像面上計(jì)算得到的,包含對(duì)各種沖印尺寸的考察暖色調(diào)的單元格越多，鏡頭總體質(zhì)量越好A+AB+BC+CDF100~9494~8989~8484~7979~6969~5959~49<49SQF沖印尺寸越大，圖片質(zhì)量越差A(yù)+AB+BC+CDF1045SQFA+AB+BC+CDF100~9494~8989~8484~7979~6969~5959~49<49SQFA+AB+BC+CDF100~9494~8989~8446SQFSQF評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn):無量綱百分制打分可以給出鏡頭在不同光圈指數(shù)、不同焦距、不同沖印尺寸條件下像質(zhì)情況方便攝影愛好者了解鏡頭性能的分布情況，指導(dǎo)攝影愛好者選用最佳的鏡頭及其成像狀態(tài)的拍攝參數(shù)。

SQFSQF評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn):47測試卡TE241:ISO14524OECFTestchartTE170:ISO12233TE188:色彩還原測試卡，ColorRenditionchart,GretagMacbeth標(biāo)準(zhǔn)TE255:DiffusorPlatetomeasurevignettingCF3200:彩色濾光片，維持該波段的高穿透力CF6500:測試卡TE241:ISO14524OECFTestc48ElectronicStillPictureResolutionChart

(ISO12233)

ElectronicStillPictureResol49TE241:OECF/NoiseChartwith20greypatches

(ISO14524,ISO15739)TE241:OECF/NoiseChartwith250TE188:色彩還原測試卡，ColourRenditionChart,(GretagMacbeth)TE188:色彩還原測試卡，ColourRenditio51TE255:DiffusorPlatetomeasurevignetting

TE255:DiffusorPlatetomeasu52圖像處理軟件日本Olympus公司設(shè)計(jì)的分辨力判讀軟件HyRes，另一款是由ImatestLLC公司設(shè)計(jì)編寫的，基于Matlab核心的評(píng)測軟件Imatest。HyRes通過圖像處理的方法，判讀分辨力極限值，針對(duì)ISO12233測試卡設(shè)計(jì)，可以處理水平分辨力，垂直分辨力，以及45°方向的分辨力條紋，判讀準(zhǔn)確度較高，但缺陷是無法更改分辨力判據(jù)。而Imatest軟件則是主要針對(duì)空間頻率響應(yīng)(SFR)的評(píng)測工具，同時(shí)還支持色彩的分析，專業(yè)性較強(qiáng)，可靠性高。結(jié)果表示：一個(gè)是視覺極限分辨力，另一個(gè)是MTF值下降為一半時(shí)的分辨力值圖像處理軟件日本Olympus公司設(shè)計(jì)的分辨力判讀軟件HyR53分辨率評(píng)測結(jié)果型號(hào)分辨力值(LW/PH)SHIHO2286SAMANTH1165SANIA1149K750C1164P1857.3*983.5G702625.6分辨率評(píng)測結(jié)果型號(hào)分辨力值(LW/PH)SHIHO2286S54SHIHOG702SHIHOSHIHOG702SHIH55

開啟均勻照明源（LG2-D色溫轉(zhuǎn)換片來選擇所需的色)，預(yù)熱30分鐘，架置測試卡，保持暗室環(huán)境架設(shè)相機(jī)，對(duì)準(zhǔn)比例畫幅標(biāo)記調(diào)整相機(jī)參數(shù)拍攝測試卡圖像，拍攝圖片文件名、拍攝時(shí)相機(jī)的主要參數(shù)設(shè)置信息

相機(jī)成像性能實(shí)驗(yàn)

開啟均勻照明源（LG2-D色溫轉(zhuǎn)換片來選擇所需的色)，預(yù)56光波產(chǎn)生干涉的條件：頻率相同振動(dòng)方向不垂直位相差恒定光波干涉光波產(chǎn)生干涉的條件：光波干涉57相機(jī)摩爾條紋原理用數(shù)碼相機(jī)拍攝景物，如果有密紋的紋理，常常會(huì)出現(xiàn)莫名其妙的水波樣條紋。這就是摩爾紋。簡單的說，摩爾紋是差拍原理的一種表現(xiàn)。從數(shù)學(xué)上講，兩個(gè)頻率接近的等幅正弦波疊加，合成信號(hào)的幅度將按照兩個(gè)頻率之差變化。同樣，差拍原理也適用于空間頻率?？臻g頻率略有差異的條紋疊加，由于條紋間隔的差異、重合位置會(huì)逐漸偏移，也會(huì)形成差拍。

相機(jī)摩爾條紋原理用數(shù)碼相機(jī)拍攝景物，如果有密紋的紋理，常常會(huì)58圖1是兩個(gè)空間頻率略有差異的條紋，它們左端黑線位置相同，由于間隔不同，向右邊逐漸線條就不能重合了。

圖2是這兩個(gè)條紋重疊的結(jié)果，左邊由于黑線重合，所以可以看到白線。而右邊逐步錯(cuò)位、白線對(duì)著黑線，重疊結(jié)果變得全黑。有白線和全黑的變化，組成了摩爾紋。為了讓大家看到摩爾紋產(chǎn)生過程，兩組條紋沒有完全重合，上下各有一段獨(dú)立。

圖2

圖3的兩個(gè)條紋的空間頻率相差較大，結(jié)果在畫面中出現(xiàn)了四次重合－錯(cuò)位過程，形成的摩爾紋空間頻率提高了4倍！

圖3

圖1

圖1是兩個(gè)空間頻率略有差異的條紋，它們左端黑線位置相同，由于59圖4：將圖3的兩組條紋完全重合、后退幾步去掉眼鏡，就可以看到典型的摩爾紋了！

圖4

圖5、圖6：如果空間頻率相差很大，理論上將形成很密的摩爾紋。而實(shí)際上由于每個(gè)周期所占的像素減少、反而不明顯了！

圖5

圖6

圖4：將圖3的兩組條紋完全重合、后退幾步去掉眼鏡，就可以看到60。

。

61光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件62原因：一、光學(xué)影像的細(xì)節(jié)與CCD/CMOS的像素節(jié)距相近，直接導(dǎo)致Moire條紋產(chǎn)生；二、通常成像器件會(huì)在前面加上一個(gè)低通濾波器（把高于感光器分辨率擋住，這當(dāng)然會(huì)降低圖像的銳度），過濾掉高頻成分。有的會(huì)為了保持它圖像比較銳的特性，有意把低通濾波器的截至頻率設(shè)置的比較高，也導(dǎo)致Moire條紋現(xiàn)象產(chǎn)生。要避免產(chǎn)生Moire條紋，唯一的辦法就是進(jìn)一步提高鏡頭的CCD/CMOS的分辨率。將來的數(shù)碼相機(jī)如果像素密度能夠大大提高、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鏡頭分辨率，也就不會(huì)出現(xiàn)討厭的摩爾紋了！原因：63因此在設(shè)計(jì)低通濾鏡時(shí)設(shè)計(jì)師要在分辨率和莫爾條紋之間做一個(gè)妥協(xié)選擇。事實(shí)上，很多摩爾紋是因?yàn)镽GB規(guī)律排列造成的：某段區(qū)域內(nèi)正好只有R單元被照到，隔壁一段都是G....于是明暗線變成了色塊。如果各個(gè)單元三色排列隨機(jī)，情況會(huì)好一點(diǎn)。光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件64彩色視覺是人眼的—種明視覺。彩色光明度光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺色調(diào)飽和度反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍(lán)色等彩色物體的色調(diào)決定于在光照明下所反射光的光譜成分。如某物體在日光下呈現(xiàn)綠色是因?yàn)樗瓷涞墓庵芯G色成分占優(yōu)勢，而其它成分被吸收掉了。對(duì)于透射光，其色調(diào)則由透射光的波長分布或光譜所決定彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。高飽和度的彩色光可因摻入白光而降低純度或變淺，變成低飽和度的色光。因而飽和度是色光純度的反映。100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光陰純色光。色度即說明彩色光的顏色類別，又說明顏色的深淺程度。彩色視覺是人眼的—種明視覺。彩明度光作用于人眼時(shí)引起的明亮程65注：雖然不同波長的色光會(huì)引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺卻可來自不同的光譜成分組合。如適當(dāng)比例的紅光和綠光混合后，可產(chǎn)生與單色黃光相同的彩色視覺效果。事實(shí)上，自然界中所有彩色都可以由三種基本彩色混合而成，這就是三基色原理。三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨(dú)立，其中任一色均不能由其它二色混合產(chǎn)生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以三基色按不同的比例組合而得到。兩種基色系統(tǒng)，一種是加色系統(tǒng)，其基色是紅、綠、藍(lán)；另一種是減色系統(tǒng)，其三基色是黃、青、紫（或品紅）。不同比例的三基色光相加得到彩色稱為相加混色，其規(guī)律為：

紅＋綠＝黃紅＋藍(lán)＝紫藍(lán)＋綠＝青紅＋藍(lán)＋綠＝白

注：雖然不同波長的色光會(huì)引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺66彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色。因?yàn)轭伭夏芪杖肷涔夤庾V中的某些成分，未吸收的部分被反射，從而形成了該顏料特有的彩色。當(dāng)不同比例的顏料混合在一起的時(shí)候，它們吸收光譜的成分也隨之改變，從而得到不同的彩色。其規(guī)律為：

黃＝白－藍(lán)紫＝白－綠青＝白－紅黃＋紫＝白－藍(lán)－綠＝紅黃＋青＝白－藍(lán)－紅＝綠紫＋青＝白－綠－紅＝藍(lán)黃＋紫＋青＝白－藍(lán)－綠－紅＝黑相減混色主要用于美術(shù)、印刷、紡織等，我們討論的圖象系統(tǒng)用的是相加混色。彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色67原則上可采用各種不同的三色組，為標(biāo)準(zhǔn)化起見，國際照明委員會(huì)CIE(CIE是法文CommissionInternationaldel‘Eclairage的縮寫詞)作了統(tǒng)一規(guī)定：紅＝700納米，綠＝546.1納米，藍(lán)＝435.8納米。白光(W)可由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色相加而得，它們的光通量比例為ΦR：ΦG：ΦB＝1：4.5907：0.0601取光通量為1光瓦的紅基色光為基準(zhǔn)，于是要配出白光，就需要4.5907光瓦的綠光和0.0601光瓦的藍(lán)光，而白光的光通量則為Φw＝1+4.5907+0.0601＝5.6508光瓦

原則上可采用各種不同的三色組，為標(biāo)準(zhǔn)化起見，國際照明委68為簡化計(jì)算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，它規(guī)定白光是由各為1個(gè)單位的三基色光組成，即MＷ=1[R]+1[G]+1[b]符號(hào)M的含義是“可由…混合配出”。由此可知，1個(gè)單位[R]＝1光瓦(紅基色光)1個(gè)單位[G]＝4.5907光瓦(綠基色光)1個(gè)單位[B]＝O.0601光瓦(藍(lán)基色光)為簡化計(jì)算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，69選定上述單位以后，對(duì)于任意給出的彩色光Ｃ，其配色方程可寫成Ｃ＝r1[R]+g1[G]+b1[B]該色的光通量為Φc＝(r1+4.5907g1+0.0601b1)光瓦＝683(r1+4.5907g1+0.0601b1)流明

其中，r1、g1、b1為三個(gè)色系數(shù)。在只考慮色光色度時(shí)，起決定作用的是r1、g1、b1的相對(duì)比例，而不是其數(shù)值大小，于是可進(jìn)一步規(guī)格化。令m=r1+g1+b1r=r1/mg=g1/mb=b1/m顯然，r+g+b=1式中，m稱為色模，它代表某彩色光所含三基色單位的總量。r、g、b稱為RGB制的色度座標(biāo)或相對(duì)色系數(shù)，它們分別表示：當(dāng)規(guī)定所用三基色單位總量為1時(shí)，為配出某種給定色度的色光所需的[R]、[G]、[B]數(shù)值。這樣，Ｃ＝m{r[R]+g[G]+b[B]}。

選定上述單位以后，對(duì)于任意給出的彩色光Ｃ，其配色方程可寫成70色度圖色度圖71色度圖能把選定的三基色與它們混合后得到的各種彩色之間的關(guān)系簡單而方便地描述出來。圖1表示一個(gè)以三基色為頂點(diǎn)的等邊三角形。三角形內(nèi)任意一點(diǎn)P到三邊的距離分別為r、g、b。若規(guī)定頂點(diǎn)到對(duì)應(yīng)邊的垂線長度為1，則不難證明關(guān)系r+g+b=1成立，因此r、g、b就是這一色三角形的色度座標(biāo)。顯然，白色色度對(duì)應(yīng)于色三角形的重心，記為W，因?yàn)樵擖c(diǎn)r=1/3，g=1/3，b=1/3沿RG邊表示由紅色和綠色合成的彩色，此邊的正中點(diǎn)為黃色，其色度座標(biāo)為r=1/2,g=1/2,b=0．橙色在黃色與紅色之間(r=3/4，g=1/4，b=O)。同樣，品紅色在RB邊的中點(diǎn)(r=1/2，g=0，b=1/2)，青色在BG邊的中點(diǎn)(r=0,g=1/2,b=1/2)。穿過W點(diǎn)的任一條直線連接三角形上的兩點(diǎn)，該兩點(diǎn)所代表的顏色相加均得到白色。通常把相加后形成白色的兩種顏色稱為互補(bǔ)色。例如圖中的紅與青、綠與品紅、藍(lán)與黃皆為互補(bǔ)色。從三角形邊線上任一點(diǎn)(如R點(diǎn))沿著此點(diǎn)與W的連線(如RW)移向W點(diǎn)，則其顏色(如100%飽和度的純紅色)逐漸變淡，到達(dá)W點(diǎn)后顏色就完全消失。上述色三角形稱為Maxwell色三角形，色度圖能把選定的三基色與它們混合后得到的各種彩色之間的關(guān)系簡72CIE色度圖CIE色度圖所用的三基色單位為[X]、[Y]、[Z]，而任何一種彩色均可由此三基色單位來表示，即Ｃ＝x1[X]+y1[Y]+z1[Z]式中，x1、y1、z1為三個(gè)色系數(shù)。在選擇三基色單位[X]、[Y]、[Z]時(shí)，必須滿足下列三個(gè)條件以克服RGB色度圖的弊病。(1)當(dāng)它們配出實(shí)際色彩時(shí)，三個(gè)色系數(shù)均應(yīng)為正值；(2)為方便計(jì)算，使合成彩色光的亮度僅由y1[Y]一項(xiàng)確定，并且規(guī)定1[Y]光通量為1光瓦。換句話說，另外兩個(gè)基色光不構(gòu)成混合色光的亮度，但合成光的色度仍然由[X]、[Y]、[Z]的比值確定;(3)x1[X]=y1[Y]=z1[Z]時(shí)，混合得到是白光。根據(jù)上述三個(gè)條件求得XYZ色度圖中的三基色為任意色彩C在XYZ空間中可以表示為|[X]||[R]||[Y]|=A|[G]||[Z]||[B]|

其中|0.4185-0.09120.0009|A=|-0.15870.2524-0.025||-0.08280.01570.1786|

任意色彩C在XYZ空間中可以表示為Ｃ=m’{x[X]+y[Y]+z[Z]}

其中m’=x1+y1+z1,x=x1/m’,y=y1/m’,z=z1/m’顯然,x+y+z=1CIE色度圖CIE色度圖所用的三基色單位為[X]、[Y]73我們稱x、y、z為XYZ制的色度座標(biāo)或相對(duì)色系數(shù)。上式說明，三個(gè)色度座標(biāo)中有一個(gè)是不獨(dú)立的，因而可以用x，y直角座標(biāo)系來表示各種色度，這樣的平面圖形就是CIE色度圖，如圖2所示。由圖可見，所有的色譜(可見光譜中包含的一系列單色)都位于馬蹄形曲線上，曲線上加注了毫微米標(biāo)記，以便能根據(jù)它們的波長而辨別其單色。在馬蹄形內(nèi)部包含了用物理方法能實(shí)現(xiàn)的所有彩色。馬蹄形的底部沒有給予標(biāo)記，因?yàn)槟抢锸欠亲V色(各種紫紅色，這些彩色不能作為單色出現(xiàn)在光譜上)，對(duì)于這些非譜色，波長當(dāng)然是沒有意義的。CIE為適應(yīng)不同的需要，建立了一系列標(biāo)準(zhǔn)基色參考系。例如譜色基色系中，三基色是三個(gè)譜色，其波長分別為：紅＝700納米，綠＝546.1納米，藍(lán)＝435.8納米。匹配一個(gè)混合色的三刺激值的各個(gè)份額叫三刺激值，它們的單位是這樣確定的：匹配一個(gè)可見光譜中的等能白色時(shí)，三刺激值恰好相等。我們稱x、y、z為XYZ制的色度座標(biāo)或相對(duì)色系數(shù)。上74衍射原理光波在傳播過程中遇到線度約的障礙物(或小孔)時(shí),偏離直線傳播,且光強(qiáng)重新分布的現(xiàn)象稱為衍射現(xiàn)象。衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)，叫衍射圖樣。單縫在窄邊方向限制就在窄邊方向出現(xiàn)條紋；圓孔在四周限制，就出現(xiàn)圓形條紋?？椎木€度越小,衍射現(xiàn)象越顯著（但d～λ時(shí)向散射過渡）。

產(chǎn)生衍射的條件是：由于光的波長很短，只有十分之幾微米，通常物體都比它大得多，但是當(dāng)光射向一個(gè)針孔、一條狹縫、一根細(xì)絲時(shí)，可以清楚地看到光的衍射。用單色光照射時(shí)效果好一些，如果用復(fù)色光，則看到的衍射圖案是彩色的。衍射是光傳播過程中的普遍現(xiàn)象，衍射想象是否發(fā)生與光源性質(zhì)（波長、振幅、偏振態(tài)、波面形狀）無關(guān)，也于障礙物形狀無關(guān)。衍射原理光波在傳播過程中遇到線度約的75菲涅耳衍射：光源—障礙物和障礙物—接收屏的距離中至少有一個(gè)是有限遠(yuǎn)的衍射。夫瑯禾費(fèi)衍射光源—障礙物和障礙物—接收屏的距離中兩個(gè)都為無限遠(yuǎn)的衍射。無限遠(yuǎn)的光即為平行光，這可以使用透鏡來實(shí)現(xiàn)。菲涅耳衍射：光源—障礙物和障礙物—接收屏的距離中至少有一個(gè)76愛里斑(Airydisc)

由于光的波動(dòng)性，光通過小孔會(huì)發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的條紋衍射圖樣，條紋間距隨小孔尺寸的減少而變大。衍射圖樣的中心區(qū)域有最大的亮斑，稱為愛里斑。愛里斑的角度與波長(λ)及小孔的直徑(d)滿足關(guān)系：sinθ=1.22λ/d

愛里斑(Airydisc)

由于光的波動(dòng)性，光通過小孔會(huì)發(fā)77根據(jù)瑞利判據(jù)，如果兩點(diǎn)之間的光強(qiáng)不超過最大光強(qiáng)的81.1%，我們就能感覺到這兩點(diǎn)中間有一個(gè)暗區(qū)，這兩點(diǎn)就是可以分辨的。否則，這兩點(diǎn)就會(huì)連成一片，我們無法分別這是兩點(diǎn)還是一點(diǎn)。這就是不能分辨。因此，我們說瑞利判據(jù)是決定分辨率的依據(jù)。根據(jù)瑞利判據(jù)，如果兩點(diǎn)之間的光強(qiáng)不超過最大光強(qiáng)的81.1%，78散射是一種普遍存在的光學(xué)現(xiàn)象。在光通過各種渾濁介質(zhì)時(shí)，有一部分光會(huì)向四方散射，沿原來的入射或折射方向傳播的光束減弱了，即使不迎著入射光束的方向，人們也能夠清楚地看到這些介質(zhì)散射的光。這種現(xiàn)象就是光的散射。

在光學(xué)中的定義，散射就是由于介質(zhì)中存在的微小粒子（異質(zhì)體）或者分子對(duì)光的作用，使光束偏離原來的傳播方向而向四周傳播的現(xiàn)象。

渾濁介質(zhì)有多種不同的形式。主要是以下幾種：

1．氣體中混有固體微粒，即大氣中有煙，灰塵；

2．氣體中混有微小液滴，就象霧；

3．液體中混有固體微粒，稱為懸濁液；

4．液體中混有另一種液體的微小液滴，稱為乳劑。

散射是一種普遍存在的光學(xué)現(xiàn)象。在光通過各種渾濁介質(zhì)時(shí)，有一部79當(dāng)光通過這些介質(zhì)時(shí)都會(huì)發(fā)生散射。通常說光是直線傳播的（不考慮衍射），但實(shí)際光波只有在真空或均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，才有確定的傳播方向。

如果介質(zhì)不均勻，即有異質(zhì)體存在，就會(huì)有散射現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這里的關(guān)鍵是折射率的不同，如果兩種物質(zhì)的折射率相同，把它們混在一起時(shí)就和只有一種介質(zhì)一樣，并沒有散射光。渾濁介質(zhì)中的異質(zhì)體的線度要比光的波長大時(shí)，散射作用是很強(qiáng)的，這種散射也稱丁達(dá)爾散射或者丁達(dá)爾效應(yīng)。丁達(dá)爾散射的強(qiáng)度是與光波波長無關(guān)的，因此，當(dāng)入射光是白光時(shí)，我們看到的散射光也是白光。

實(shí)驗(yàn)證明，極微小異質(zhì)體（異質(zhì)體線度比入射光波長小很多）產(chǎn)生的散射和分子散射的散射規(guī)律與大顆粒異質(zhì)體散射（丁達(dá)爾散射）不同，其散射強(qiáng)度是與入射光的波長有關(guān)的，即散射強(qiáng)度與光波波長的四次方成反比，這就是瑞利散射定律。這類散射也稱為瑞利散射。瑞利散射時(shí)，由于藍(lán)光波長較短，其散射強(qiáng)度就比波長較長的紅光強(qiáng)，因此散射光中藍(lán)光的成份較多。

當(dāng)光通過這些介質(zhì)時(shí)都會(huì)發(fā)生散射。通常說光是直線傳播的（不考慮80幾種現(xiàn)象Smear現(xiàn)象：衍射Blooming現(xiàn)象（高光溢出）：CDD儲(chǔ)存殘留導(dǎo)致Blemish（死點(diǎn)）：CCD成像黑點(diǎn)幾種現(xiàn)象Smear現(xiàn)象：衍射81一、托尾現(xiàn)象（Smear)托尾現(xiàn)象只發(fā)生在使用CCD的相機(jī)上,拍攝太陽或者照明燈等反射光極亮的物體時(shí)在屏幕上出現(xiàn)一道垂直亮線現(xiàn)象。主要使用快速快門和拍攝太陽等高亮度物體時(shí)產(chǎn)生的。因?yàn)镃CD的每一個(gè)像素只能接收一個(gè)光線但受到了像素間的反射干涉和衍涉現(xiàn)象影響超出了每一個(gè)像素能夠存儲(chǔ)的電荷量而發(fā)生的。一、托尾現(xiàn)象（Smear)托尾現(xiàn)象只發(fā)生在使用CCD的相機(jī)82數(shù)碼相機(jī)感光元件上的像素負(fù)責(zé)收集光子，并通過光電二極管把光子轉(zhuǎn)化成電荷，繼而通過一系列處理，形成數(shù)碼圖像。一旦接收光子的“桶”(bucket)滿載，由額外光子轉(zhuǎn)化成的電荷便會(huì)溢出，并且這種溢出對(duì)像素值是沒有影響的，因此會(huì)導(dǎo)致像素值的感光不足或感光過度。當(dāng)電荷溢出至其旁邊的像素，使旁邊的像素在處理光子過程中感光過度。如圖所看到的，表現(xiàn)太陽的明亮的像素有電荷溢出，使建筑物邊緣的較暗的像素感光過度，并形成一條白帶。高光溢出，不僅會(huì)使畫面損失細(xì)節(jié)，而且增加了紫邊出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，圖中左側(cè)出現(xiàn)了嚴(yán)重的紫邊現(xiàn)象。數(shù)碼相機(jī)感光元件上的像素負(fù)責(zé)收集光子，并通過光電二極管把光子83一些傳感器帶有“高光溢出保護(hù)”(anti-bloominggates)功能，吸收溢出的電荷，減少溢出電荷對(duì)附近象素的滋擾。這種功能基本能抑止高光溢出開花模糊現(xiàn)象（Blooming)

一些傳感器帶有“高光溢出保護(hù)”(anti-blooming84THANKS!

THANKS!

85Camera

Camera86主要內(nèi)容光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)CCD&CMOS性能對(duì)比相機(jī)成像質(zhì)量主要評(píng)測參數(shù)測試卡圖像分析軟件實(shí)驗(yàn)方法干涉衍射三原色散射幾種現(xiàn)象主要內(nèi)容光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)87Camerablockdiagram:1.Lenssystem鏡頭2.Motor(controlthepositionofLens)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.Sensor:CMOSorCCDtype圖像傳感器4.DSP:DigitalSignalProcessing數(shù)字信號(hào)處理Camerablockdiagram:1.Lenssy88Cameralenssystem相機(jī)的鏡頭類似于人眼的晶狀體。沒有晶狀體，人眼看不到任何物體，沒有鏡頭，相機(jī)無法輸出清晰的圖像。成像視覺中，鏡頭作用：將成像目標(biāo)聚焦在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭質(zhì)量直接影響相機(jī)的整體性能。Lensarecamera’seyes,Theypreprocessthelightwhichwillreachthecamerasensorandmakeaclearimageonthesensor.Thesystemusuallyincludesseverallenscomponentsaimstomakeabetterimage.Cameralenssystem相機(jī)的鏡頭類似于人眼的晶89鏡頭基本結(jié)構(gòu)

鏡頭透鏡光闌正透鏡負(fù)透鏡孔徑光闌視場光闌消雜光光闌普通鏡頭都有光圈調(diào)節(jié)環(huán)，調(diào)節(jié)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡頭內(nèi)的黑色葉片以光軸為中心伸縮運(yùn)動(dòng)，為可變孔徑光闌特性（色差、色散等）相反，配合使用，矯正像差及各類失真。變焦鏡頭既要保證焦距在較大范圍內(nèi)可調(diào)，又要保證成像在光敏面上，因此由多組正負(fù)透鏡組成。決定成像面大小消除雜光鏡頭基本結(jié)構(gòu)鏡頭透鏡光闌正透鏡負(fù)透鏡孔徑光闌視90鏡頭的分類焦距：廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦鏡頭；調(diào)焦方式：手動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)調(diào)焦；變焦倍數(shù)分2、6、10、20倍變焦等；光圈：手動(dòng)光圈、自動(dòng)光圈。鏡頭的分類焦距：廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦鏡頭；911.鏡頭光圈光圈表示：通過開口大小控制曝光量，焦距與光束直徑的比值，也稱為F數(shù)（光圈系數(shù)），越小越好。例如：一只的鏡頭，最大光孔直徑為25mm時(shí)，該鏡頭的相對(duì)孔徑為1：2，即。定焦鏡頭的F數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的為：F=1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32等。1.鏡頭光圈光圈表示：通過開口大小控制曝光量，922、自動(dòng)光圈控制（1）成像目標(biāo)的反射光經(jīng)光學(xué)鏡頭、可變光圈聚焦在CCD(CMOS)的光敏面上。（2）CCD(CMOS)相機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理輸出所需的視頻信號(hào)。（3）另一路輸出信號(hào)經(jīng)放大（Amplifier)、箝位（Clamp)、送入積分器（Integrator)。積分后的結(jié)果與參考電平（Referencelevel)比較，確定光圈改變的方向及大小。（4）當(dāng)積分信號(hào)低于（高于）標(biāo)準(zhǔn)電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)光圈向增大（減?。┩ü饪讖降姆较蚋淖?，從而調(diào)節(jié)光敏面的照度，獲得清晰圖像。2、自動(dòng)光圈控制（1）成像目標(biāo)的反射光經(jīng)光學(xué)鏡頭、可變光圈聚93自動(dòng)光圈控制自動(dòng)光圈控制943、應(yīng)用外部環(huán)境光照度存在較大變化時(shí)，采用自動(dòng)光圈鏡頭；光照度基本恒定時(shí)，采用手動(dòng)光圈鏡頭。增加光圈的級(jí)數(shù)，可以獲得更為理想的曝光量。例如：在2.8與4之間增加F數(shù)為3.5一檔，即前一檔的入射光通量是后一檔的1.5倍。3、應(yīng)用外部環(huán)境光照度存在較大變化時(shí)，采用自動(dòng)光圈鏡頭；光照95變焦鏡頭通過鏡頭鏡片之間相互移動(dòng)，使鏡頭焦距可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而在無需改變鏡頭的條件下，相機(jī)既可以獲得目標(biāo)的全景象，又可獲得局部像。變焦范圍有6、8、10、12、16、20、50倍等。

變焦鏡頭通過鏡頭鏡片之間相互移動(dòng)，使鏡頭焦距可在一定范圍內(nèi)連96組成變倍組、補(bǔ)償組、固定組等構(gòu)成

變焦鏡頭調(diào)焦組：通過小范圍的軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鏡頭的聚焦調(diào)整。變倍組：通過軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焦距連續(xù)可調(diào)。補(bǔ)償組：變倍組移動(dòng)調(diào)焦時(shí)，成像面隨之變化，隨補(bǔ)償組進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，使成像面保持在圖像傳感器的光敏面上。后固定組：保證有一定的裝座距離。組成變倍組、補(bǔ)償組、固定組等構(gòu)成

變焦調(diào)焦組：通過小范圍的軸97光學(xué)變焦VS數(shù)碼變焦光學(xué)變焦：通過移動(dòng)鏡頭內(nèi)部鏡片來改變鏡頭焦距的長短。數(shù)字變焦也稱數(shù)碼變焦（DigitalZoom），是通過相機(jī)內(nèi)的處理器，把圖片內(nèi)的每個(gè)象素面積增大，從而達(dá)到放大目的。如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大，只是程序在相機(jī)內(nèi)進(jìn)行，把原來CCD影像感應(yīng)器上的一部份像素使用“插值”處理手段做放大,將CCD影像感應(yīng)器上的像素用插值算法將畫面放大到整個(gè)畫面。

通過數(shù)碼變焦，拍攝的景物放大了，但它的清晰度會(huì)有一定程度的下降。數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼變焦一般在6倍左右，攝像機(jī)的數(shù)碼變焦在44倍-600倍左右，實(shí)際使用中有40倍就足夠了。因?yàn)樘蟮臄?shù)碼變焦會(huì)使圖像嚴(yán)重受損，有時(shí)候甚至因?yàn)榉糯蟊稊?shù)太高，而分不清所拍攝的畫面。光學(xué)變焦VS數(shù)碼變焦光學(xué)變焦：通過移動(dòng)鏡頭內(nèi)部鏡片來改變鏡頭98變焦鏡頭VS定焦鏡頭對(duì)于變焦鏡頭，倍數(shù)越大，所需要的透鏡組越多，制造工藝越復(fù)雜。我們知道，光線達(dá)到透鏡表面之后會(huì)有一部分光穿過透鏡被折射過去，另一部分光被反射回去。由于透鏡組增多，被透鏡反射的光就越多，經(jīng)過透鏡折射然后到達(dá)底片上的有效成像光就越少。并且由于透鏡間光線的反復(fù)折射互相疊加干涉，也會(huì)使成像質(zhì)量下降。

變焦鏡頭VS定焦鏡頭對(duì)于變焦鏡頭，倍數(shù)越大，所需要的透鏡組越99自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦是一個(gè)復(fù)雜的光電一體化的過程，簡單說其基本原理是將物體反射的光被傳感器CCD接受，通過處理器處理，帶動(dòng)電動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行對(duì)焦。自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦是一個(gè)復(fù)雜的光電一體化的過程，簡單說其基100自動(dòng)對(duì)焦由物鏡L、分光棱鏡P、線陣圖像傳感器和、CCD驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)處理電路、步時(shí)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。兩個(gè)CCD分別放在焦平面的前部（A點(diǎn)）和后部（B點(diǎn)），與焦平面相距一個(gè)小間隔。分光棱鏡使同一視場的光分離，分別被兩個(gè)CCD接收。當(dāng)兩路CCD信號(hào)中的高頻成分相等時(shí)，表示對(duì)焦，不等表示離焦。同時(shí)，根據(jù)兩路CCD高頻分量大小，可判斷是前離焦或后離焦。自動(dòng)對(duì)焦由物鏡L、分光棱鏡P、線陣圖像傳感器和101自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)原理框圖自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)原理框圖102VA=VB,實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦（Z=0)Z:離焦量V：高頻電壓有效值O：焦平面位置由于系統(tǒng)噪聲及CCD性能差異，嚴(yán)格對(duì)焦很困難，實(shí)際選擇一個(gè)閾值,當(dāng)時(shí),認(rèn)為已經(jīng)對(duì)焦。VA=VB,實(shí)現(xiàn)了Z:離焦量由于系統(tǒng)噪聲103自動(dòng)對(duì)焦具備以下三點(diǎn)特性

1.以某種方式自動(dòng)判斷拍攝者所拍攝的主體；

2.以某種方式測量被攝主體與相機(jī)感光元件之間的距離；

3.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)將鏡頭的對(duì)焦裝置推到與之相應(yīng)的距離刻度。

自動(dòng)對(duì)焦具備以下三點(diǎn)特性

1.以某種方式自動(dòng)判斷拍攝者所拍攝104自動(dòng)對(duì)焦“自動(dòng)對(duì)焦”就是由機(jī)器根據(jù)拍攝現(xiàn)場的光線被攝物體的距離等參數(shù),自動(dòng)設(shè)定快門與焦距以保證照片的最佳效果.手機(jī)因體積所限,不可能加上調(diào)焦、快門等把手,這就使“自動(dòng)對(duì)焦”功能尤為重要!自動(dòng)對(duì)焦是將被攝物拍的更加清楚！

自動(dòng)對(duì)焦“自動(dòng)對(duì)焦”就是由機(jī)器根據(jù)拍攝現(xiàn)場的光線被攝物體的距105鏡頭的接口C型和CS型，均是國際標(biāo)準(zhǔn)接口，其旋合長度、制造精度、靠面尺寸及后截距公差均應(yīng)符合相關(guān)要求。C型接口的后截距為17.526mm，CS型接口的后截距為12.526mm。鏡頭的接口C型和CS型，均是國際標(biāo)準(zhǔn)接口，其旋合長度、制造精106鏡頭的性能指標(biāo)一、焦距：（1）對(duì)同同一目標(biāo)成像時(shí)，鏡頭的焦距越大，所成的像就越大（2）焦距還直接與鏡頭的視場有關(guān)，短焦距鏡頭具有較大的視場，長焦距鏡頭具有較小的視場。當(dāng)物體無限遠(yuǎn)時(shí)，關(guān)系式為：。二、相對(duì)孔徑：表示。對(duì)相機(jī)鏡頭的分辨率、相面照度構(gòu)成直接影響。光學(xué)鏡頭的外境筒上，刻有F數(shù)或者光圈數(shù)，相對(duì)孔徑的倒數(shù)。

分辨率完全有相對(duì)孔徑?jīng)Q定，正比關(guān)系

相面照度與相對(duì)孔徑的平方成正比

鏡頭的性能指標(biāo)一、焦距：（1）對(duì)同同一目標(biāo)成像時(shí)，鏡頭的107三、視場角：決定圖像傳感器成像的空間范圍，與鏡頭焦距有關(guān)。鏡頭焦距一定時(shí)，視場角越大，目標(biāo)圖像越大。當(dāng)CCD器件尺寸一定時(shí)，焦距越長，視場角越小。按視場角大小，光學(xué)鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角鏡頭和長焦距鏡頭。四、光譜特性：光學(xué)鏡頭對(duì)各波段光線的透過率特性。即所拍圖像的顏色與成像目標(biāo)的顏色具有較高的一致性。因此希望各波段透過光學(xué)鏡頭時(shí)，除在總強(qiáng)上有一定損失外，其光譜組成不發(fā)生改變。

影響因素：膜層的干涉特性、玻璃材料的吸收特性。要求：鏡頭最高分辨力的光線應(yīng)與照明波長、CCD器件接收波長相匹配，并使光學(xué)鏡頭對(duì)該波長的光線透過率盡可能的提高。光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件108CCD&CMOS

一、成像過程。原理相同，只是讀取過程不同：CMOS圖像傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流（電壓）信號(hào)，以類似DRAM的方式讀出信號(hào)，工作時(shí)僅需單一工作電壓供電；CCD以電荷包的形式進(jìn)行存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)移，其信號(hào)的讀取需要多路外部驅(qū)動(dòng)脈沖機(jī)電源的支持，系統(tǒng)電路復(fù)雜。二、集成性。CMOS圖像傳感器可將光敏元陣列、信號(hào)讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理電路及控制器等集成在一個(gè)芯片上，易于實(shí)現(xiàn)單芯片的成像系統(tǒng)；由于和CMOS工藝不兼容，CCD難以將時(shí)序發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路及信號(hào)處理電路等集成在同一芯片上。要有3-5個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)這些功能，使系統(tǒng)體積重量增大，不利于系統(tǒng)的微型化。三、噪聲。CMOS集成度高，各原件、電路之間距離很近，干擾嚴(yán)重，噪聲對(duì)圖像質(zhì)量影響大；CCD技術(shù)較成熟，PN結(jié)或二氧化硅隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量好。四、功耗。CMOS只需一路電源供電(3-5V),功耗僅為CCD的1/10，CCD需要3路以上電源來滿足特殊時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的需要，功耗大。CCD&CMOS

一、成像過程。原理相同，只是讀取過程不同：109相機(jī)成像質(zhì)量主要參數(shù)1SNR信噪比Uniformity像面響應(yīng)均勻性2Distortion畸變3OECF光電轉(zhuǎn)換函數(shù)4Resolution分辨力5SFR（MTF)空間頻率響應(yīng)6SQF主觀質(zhì)量因子相機(jī)成像質(zhì)量主要參數(shù)1SNR信噪比1101、SNR&Uniformity一、信噪比直接體現(xiàn)了圖像傳感器的噪聲和暗電流水平。二、反映數(shù)碼相機(jī)成像系統(tǒng)各個(gè)光敏元之間輸出信號(hào)的差別。它是一項(xiàng)評(píng)價(jià)相機(jī)成像系統(tǒng)的光學(xué)成像部分和圖像傳感器芯片上各個(gè)光敏元響應(yīng)度以及后期信號(hào)處理電路的綜合技術(shù)指標(biāo)。1、SNR&Uniformity一、信噪比直接體現(xiàn)了圖像1112、畸變客觀評(píng)測畸變雖然不會(huì)影響成像的清晰度，但是影響成像的形狀1分類：廣角端桶形畸變、長焦端枕形畸變2定義：離圖像中心的徑向距離h'相對(duì)于其理想值h的偏差來衡量

2、畸變客觀評(píng)測畸變雖然不會(huì)影響成像的清晰度，但是影響成像的112畸變測試卡的制作水平：垂直16:12，線粗為2mm,方格寬度為16mm畸變測試卡的制作水平：垂直16:12，線粗為2mm,方格寬度1133、相機(jī)OECF評(píng)測ISO14524測試卡3、相機(jī)OECF評(píng)測ISO14524測試卡114相機(jī)OECF評(píng)測等1/3次方亮度間隔121197108642135相機(jī)OECF評(píng)測等1/3次方亮度間隔12119115相機(jī)OECF評(píng)測OECF：圖像輸入亮度值的對(duì)數(shù)與拍攝的圖像輸出灰度之間的函數(shù)關(guān)系光電轉(zhuǎn)換函數(shù)OECF是描述數(shù)碼相機(jī)物理信號(hào)輸入與其相應(yīng)的輸出信號(hào)之間的關(guān)系，是研究數(shù)碼相機(jī)成像性能的基礎(chǔ)。相機(jī)OECF評(píng)測OECF：圖像輸入亮度值的對(duì)數(shù)與拍攝的圖像輸1165、分辨力：ISO12233測試卡5、分辨力：ISO12233測試卡117分辨力客觀評(píng)測HYRes截取ROI灰度化逐行讀取灰度值與閾值作對(duì)比分辨力客觀評(píng)測HYRes截取ROI1186、SFR基礎(chǔ)把光學(xué)系統(tǒng)看成對(duì)于空間頻率的低通濾波器，用頻譜分析的方法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。很自然地在光學(xué)系統(tǒng)中引進(jìn)傳遞函數(shù)的概念，作為評(píng)價(jià)成像質(zhì)量的指標(biāo)。調(diào)制傳遞函數(shù)MTF綜合反映了相機(jī)的成像性能6、SFR基礎(chǔ)把光學(xué)系統(tǒng)看成對(duì)于空間頻率的低通濾波器，用頻譜119SFR基礎(chǔ)光學(xué)傳遞函數(shù)由模量MTF和輻角PTF兩部分組成。實(shí)際評(píng)價(jià)像質(zhì)時(shí)，由于成像系統(tǒng)的低頻響應(yīng)對(duì)常用的接收器件來說最為重要，而在低頻處PTF的往往很小,所以位相傳遞函數(shù)用得很少,目前一般均以MTF來評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì).稱為調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）的方法.SFR基礎(chǔ)光學(xué)傳遞函數(shù)由模量MTF和輻角PTF兩部分組成。120SFR原理Imatest較MTF測量方法，SFR對(duì)于測量模板的要求相對(duì)不高，且測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。單位：LW/PHSFR原理Imatest較MTF測量方法，SFR對(duì)于測量模板121SFR原理SFR原理122超采樣ESF超采樣ESF

差分運(yùn)算超采樣LSF

1.提高采樣頻率2.二維的ESF轉(zhuǎn)化為一維平均ESF超采樣ESF超采樣ESF

差分運(yùn)算超采樣LSF1.提高123相機(jī)像質(zhì)評(píng)價(jià)方法1.單參數(shù)評(píng)測2.調(diào)制傳遞函數(shù)MTF的傳遞特性影響成像質(zhì)量的好壞3.光學(xué)傳遞曲線之下所包含的面積值大小即SQF值決定了光學(xué)系統(tǒng)的整體成像質(zhì)量的好壞(SFR)MTF低頻中低頻高頻幾何輪廓形狀成像幾何輪廓的陡削成像的明銳度相機(jī)像質(zhì)評(píng)價(jià)方法1.單參數(shù)評(píng)測(SFR)MTF低頻中低頻高頻124空間低頻信息傳遞能力強(qiáng)，幾何輪廓很清晰；空間低頻信息傳遞能力很弱，幾何輪廓模糊。低頻空間低頻信息傳遞能力強(qiáng)，低頻125

空間高頻傳遞特性好圖像幾何輪廓陡削

空間高頻傳遞特性差圖像幾何輪廓不陡削

高頻高頻126空間中低頻傳遞特性好圖像明銳度很好；空間中低頻傳遞特性差的圖像，圖像明銳度很低。

中低頻中低頻1277、SQF調(diào)制傳遞函數(shù)的加權(quán)積分值SQF定義為歸化到觀察者視網(wǎng)膜上的成像系統(tǒng)MTF在10～40cycles/mm范圍內(nèi)的對(duì)數(shù)空間頻率域的積分:調(diào)制傳遞函數(shù):人眼的對(duì)比敏感度函數(shù)7、SQF調(diào)制傳遞函數(shù)的加權(quán)積分值128SQF值高成像良好SQF值低成像很差SQF值高129SQF沖印尺寸越大，圖片質(zhì)量越差SQF值是按照各種不同沖印放大率將成像鏡頭和人眼的MTF歸化到成像鏡頭像面上計(jì)算得到的,包含對(duì)各種沖印尺寸的考察暖色調(diào)的單元格越多，鏡頭總體質(zhì)量越好A+AB+BC+CDF100~9494~8989~8484~7979~6969~5959~49<49SQF沖印尺寸越大，圖片質(zhì)量越差A(yù)+AB+BC+CDF10130SQFA+AB+BC+CDF100~9494~8989~8484~7979~6969~5959~49<49SQFA+AB+BC+CDF100~9494~8989~84131SQFSQF評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn):無量綱百分制打分可以給出鏡頭在不同光圈指數(shù)、不同焦距、不同沖印尺寸條件下像質(zhì)情況方便攝影愛好者了解鏡頭性能的分布情況，指導(dǎo)攝影愛好者選用最佳的鏡頭及其成像狀態(tài)的拍攝參數(shù)。

SQFSQF評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn):132測試卡TE241:ISO14524OECFTestchartTE170:ISO12233TE188:色彩還原測試卡，ColorRenditionchart,GretagMacbeth標(biāo)準(zhǔn)TE255:DiffusorPlatetomeasurevignettingCF3200:彩色濾光片，維持該波段的高穿透力CF6500:測試卡TE241:ISO14524OECFTestc133ElectronicStillPictureResolutionChart

(ISO12233)

ElectronicStillPictureResol134TE241:OECF/NoiseChartwith20greypatches

(ISO14524,ISO15739)TE241:OECF/NoiseChartwith2135TE188:色彩還原測試卡，ColourRenditionChart,(GretagMacbeth)TE188:色彩還原測試卡，ColourRenditio136TE255:DiffusorPlatetomeasurevignetting

TE255:DiffusorPlatetomeasu137圖像處理軟件日本Olympus公司設(shè)計(jì)的分辨力判讀軟件HyRes，另一款是由ImatestLLC公司設(shè)計(jì)編寫的，基于Matlab核心的評(píng)測軟件Imatest。HyRes通過圖像處理的方法，判讀分辨力極限值，針對(duì)ISO12233測試卡設(shè)計(jì)，可以處理水平分辨力，垂直分辨力，以及45°方向的分辨力條紋，判讀準(zhǔn)確度較高，但缺陷是無法更改分辨力判據(jù)。而Imatest軟件則是主要針對(duì)空間頻率響應(yīng)(SFR)的評(píng)測工具，同時(shí)還支持色彩的分析，專業(yè)性較強(qiáng)，可靠性高。結(jié)果表示：一個(gè)是視覺極限分辨力，另一個(gè)是MTF值下降為一半時(shí)的分辨力值圖像處理軟件日本Olympus公司設(shè)計(jì)的分辨力判讀軟件HyR138分辨率評(píng)測結(jié)果型號(hào)分辨力值(LW/PH)SHIHO2286SAMANTH1165SANIA1149K750C1164P1857.3*983.5G702625.6分辨率評(píng)測結(jié)果型號(hào)分辨力值(LW/PH)SHIHO2286S139SHIHOG702SHIHOSHIHOG702SHIH140

開啟均勻照明源（LG2-D色溫轉(zhuǎn)換片來選擇所需的色)，預(yù)熱30分鐘，架置測試卡，保持暗室環(huán)境架設(shè)相機(jī)，對(duì)準(zhǔn)比例畫幅標(biāo)記調(diào)整相機(jī)參數(shù)拍攝測試卡圖像，拍攝圖片文件名、拍攝時(shí)相機(jī)的主要參數(shù)設(shè)置信息

相機(jī)成像性能實(shí)驗(yàn)

開啟均勻照明源（LG2-D色溫轉(zhuǎn)換片來選擇所需的色)，預(yù)141光波產(chǎn)生干涉的條件：頻率相同振動(dòng)方向不垂直位相差恒定光波干涉光波產(chǎn)生干涉的條件：光波干涉142相機(jī)摩爾條紋原理用數(shù)碼相機(jī)拍攝景物，如果有密紋的紋理，常常會(huì)出現(xiàn)莫名其妙的水波樣條紋。這就是摩爾紋。簡單的說，摩爾紋是差拍原理的一種表現(xiàn)。從數(shù)學(xué)上講，兩個(gè)頻率接近的等幅正弦波疊加，合成信號(hào)的幅度將按照兩個(gè)頻率之差變化。同樣，差拍原理也適用于空間頻率?？臻g頻率略有差異的條紋疊加，由于條紋間隔的差異、重合位置會(huì)逐漸偏移，也會(huì)形成差拍。

相機(jī)摩爾條紋原理用數(shù)碼相機(jī)拍攝景物，如果有密紋的紋理，常常會(huì)143圖1是兩個(gè)空間頻率略有差異的條紋，它們左端黑線位置相同，由于間隔不同，向右邊逐漸線條就不能重合了。

圖2是這兩個(gè)條紋重疊的結(jié)果，左邊由于黑線重合，所以可以看到白線。而右邊逐步錯(cuò)位、白線對(duì)著黑線，重疊結(jié)果變得全黑。有白線和全黑的變化，組成了摩爾紋。為了讓大家看到摩爾紋產(chǎn)生過程，兩組條紋沒有完全重合，上下各有一段獨(dú)立。

圖2

圖3的兩個(gè)條紋的空間頻率相差較大，結(jié)果在畫面中出現(xiàn)了四次重合－錯(cuò)位過程，形成的摩爾紋空間頻率提高了4倍！

圖3

圖1

圖1是兩個(gè)空間頻率略有差異的條紋，它們左端黑線位置相同，由于144圖4：將圖3的兩組條紋完全重合、后退幾步去掉眼鏡，就可以看到典型的摩爾紋了！

圖4

圖5、圖6：如果空間頻率相差很大，理論上將形成很密的摩爾紋。而實(shí)際上由于每個(gè)周期所占的像素減少、反而不明顯了！

圖5

圖6

圖4：將圖3的兩組條紋完全重合、后退幾步去掉眼鏡，就可以看到145。

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146光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件147原因：一、光學(xué)影像的細(xì)節(jié)與CCD/CMOS的像素節(jié)距相近，直接導(dǎo)致Moire條紋產(chǎn)生；二、通常成像器件會(huì)在前面加上一個(gè)低通濾波器（把高于感光器分辨率擋住，這當(dāng)然會(huì)降低圖像的銳度），過濾掉高頻成分。有的會(huì)為了保持它圖像比較銳的特性，有意把低通濾波器的截至頻率設(shè)置的比較高，也導(dǎo)致Moire條紋現(xiàn)象產(chǎn)生。要避免產(chǎn)生Moire條紋，唯一的辦法就是進(jìn)一步提高鏡頭的CCD/CMOS的分辨率。將來的數(shù)碼相機(jī)如果像素密度能夠大大提高、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鏡頭分辨率，也就不會(huì)出現(xiàn)討厭的摩爾紋了！原因：148因此在設(shè)計(jì)低通濾鏡時(shí)設(shè)計(jì)師要在分辨率和莫爾條紋之間做一個(gè)妥協(xié)選擇。事實(shí)上，很多摩爾紋是因?yàn)镽GB規(guī)律排列造成的：某段區(qū)域內(nèi)正好只有R單元被照到，隔壁一段都是G....于是明暗線變成了色塊。如果各個(gè)單元三色排列隨機(jī)，情況會(huì)好一點(diǎn)。光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)及測試課件149彩色視覺是人眼的—種明視覺。彩色光明度光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺色調(diào)飽和度反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍(lán)色等彩色物體的色調(diào)決定于在光照明下所反射光的光譜成分。如某物體在日光下呈現(xiàn)綠色是因?yàn)樗瓷涞墓庵芯G色成分占優(yōu)勢，而其它成分被吸收掉了。對(duì)于透射光，其色調(diào)則由透射光的波長分布或光譜所決定彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。高飽和度的彩色光可因摻入白光而降低純度或變淺，變成低飽和度的色光。因而飽和度是色光純度的反映。100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光陰純色光。色度即說明彩色光的顏色類別，又說明顏色的深淺程度。彩色視覺是人眼的—種明視覺。彩明度光作用于人眼時(shí)引起的明亮程150注：雖然不同波長的色光會(huì)引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺卻可來自不同的光譜成分組合。如適當(dāng)比例的紅光和綠光混合后，可產(chǎn)生與單色黃光相同的彩色視覺效果。事實(shí)上，自然界中所有彩色都可以由三種基本彩色混合而成，這就是三基色原理。三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨(dú)立，其中任一色均不能由其它二色混合產(chǎn)生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以三基色按不同的比例組合而得到。兩種基色系統(tǒng)，一種是加色系統(tǒng)，其基色是紅、綠、藍(lán)；另一種是減色系統(tǒng)，其三基色是黃、青、紫（或品紅）。不同比例的三基色光相加得到彩色稱為相加混色，其規(guī)律為：

紅＋綠＝黃紅＋藍(lán)＝紫藍(lán)＋綠＝青紅＋藍(lán)＋綠＝白

注：雖然不同波長的色光會(huì)引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺151彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色。因?yàn)轭伭夏芪杖肷涔夤庾V中的某些成分，未吸收的部分被反射，從而形成了該顏料特有的彩色。當(dāng)不同比例的顏料混合在一起的時(shí)候，它們吸收光譜的成分也隨之改變，從而得到不同的彩色。其規(guī)律為：

黃＝白－藍(lán)紫＝白－綠青＝白－紅黃＋紫＝白－藍(lán)－綠＝紅黃＋青＝白－藍(lán)－紅＝綠紫＋青＝白－綠－紅＝藍(lán)黃＋紫＋青＝白－藍(lán)－綠－紅＝黑相減混色主要用于美術(shù)、印刷、紡織等，我們討論的圖象系統(tǒng)用的是相加混色。彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色152原則上可采用各種不同的三色組，為標(biāo)準(zhǔn)化起見，國際照明委員會(huì)CIE(CIE是法文CommissionInternationaldel‘Eclairage的縮寫詞)作了統(tǒng)一規(guī)定：紅＝700納米，綠＝546.1納米，藍(lán)＝435.8納米。白光(W)可由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色相加而得，它們的光通量比例為ΦR：ΦG：ΦB＝1：4.5907：0.0601取光通量為1光瓦的紅基色光為基準(zhǔn)，于是要配出白光，就需要4.5907光瓦的綠光和0.0601光瓦的藍(lán)光，而白光的光通量則為Φw＝1+4.5907+0.0601＝5.6508光瓦

原則上可采用各種不同的三色組，為標(biāo)準(zhǔn)化起見，國際照明委153為簡化計(jì)算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，它規(guī)定白光是由各為1個(gè)單位的三基色光組成，即MＷ=1[R]+1[G]+1[b]符號(hào)M的含義是“可由…混合配出”。由此可知，1個(gè)單位[R]＝1光瓦(紅基色光)1個(gè)單位[G]＝4.5907光瓦(綠基色光)1個(gè)單位[B]＝O.0601光瓦(藍(lán)基色光)為簡化計(jì)算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，154選定上述單位以后，對(duì)于任意給出的彩色光Ｃ，其配色方程可寫成Ｃ＝r1[R]+g1[G]+b1[B]該色的光通量為Φc＝(r1+4.5907g1+0.0601b1)光瓦＝683(r1+4.5907g1+0.0601b1)流明

其中，r1、g1、b1為三個(gè)色系數(shù)。在只考慮色光色度時(shí)，起決定作用的是r1、g1、b1的相對(duì)比例，而不是其數(shù)值大小，于是可進(jìn)一步