計算攝像學(xué)專題第講

計算攝像學(xué)專題第講第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三第2頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三第3頁,共56頁，2024年2月25日，星期天電磁波電磁輻射是物質(zhì)的普遍屬性：只要是本身溫度大于絕對零度的物體都會發(fā)射電磁輻射研究電磁波對于我們了解物質(zhì)的自然屬性具有重要的意義通過電磁波我們獲得改造自然的能力第4頁,共56頁，2024年2月25日，星期天電磁波理論麥克斯韋電磁理論波動方程粒子模型第5頁,共56頁，2024年2月25日，星期天電磁波譜電磁輻射分類：

γ伽馬射線

X射線:

HX=硬X射線

SX=軟X射線

紫外線:

EUV=極端紫外線

NUV=近紫外線

紅外線:

NIR=近紅外線

MIR=

中紅外線

FIR=

遠(yuǎn)紅外線

微波:

EHF=

極高頻

SHF=

超高頻

UHF=

特高頻

無線電波:

VHF=

甚高頻

HF=

高頻

MF=

中頻

LF=

低頻

VLF=

甚低頻

ULF=

特低頻

ELF=

極低頻第6頁,共56頁，2024年2月25日，星期天電磁波譜第7頁,共56頁，2024年2月25日，星期天大型軌道天文臺計劃是美國宇航局研制的4顆大型空間望遠(yuǎn)鏡哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（可見光，近紫外，近紅外）康普頓伽瑪射線天文臺（伽瑪，硬X）錢德拉X射線天文臺（軟X射線）斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（紅外）第8頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三第9頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三伽瑪射線1X射線2紫外、紅外3第10頁,共56頁，2024年2月25日，星期天伽瑪射線的產(chǎn)生伽瑪射線是放射性同位素在發(fā)生核反應(yīng)（衰變、裂變、聚變）時發(fā)出的一種高能射線第11頁,共56頁，2024年2月25日，星期天伽瑪射線伽瑪射線的穿透能力隨物體厚度成指數(shù)衰減第12頁,共56頁，2024年2月25日，星期天伽瑪射線伽瑪射線在天文學(xué)中的應(yīng)用第13頁,共56頁，2024年2月25日，星期天伽瑪射線伽瑪射線可用于安全檢測第14頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)波長范圍：0.006nm~10nm小于0.01nm的稱超硬X射線大于0.01nm小于0.1nm的稱硬X射線大于0.1nm內(nèi)的稱軟X射線硬X射線與波長長的（低能量）伽馬射線范圍重疊，二者的區(qū)別在于輻射源，而不是波長：X射線光子產(chǎn)生于高能電子加速，伽馬射線則來源于原子核衰變。第15頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線1901

倫琴(Roentgen) 發(fā)現(xiàn)X射線(1895)1914

勞厄（Laue） 晶體的X射線衍射1915

布拉格父子(Bragg) 分析晶體結(jié)構(gòu)1917 巴克拉(Barkla) 發(fā)現(xiàn)元素的標(biāo)識X射線1924

塞格巴恩(Siegbahn) X射線光譜學(xué)1927

康普頓(Compton等六人) 康普頓效應(yīng)1936

德拜(Debye) 化學(xué)1946

馬勒(Muller) 醫(yī)學(xué)1964

霍奇金(Hodgkin) 化學(xué)1979

柯馬克和豪森菲爾德（Cormack/Hounsfield）醫(yī)學(xué)1981 塞格巴恩(Siegbahn) 物理第16頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線顯微鏡第17頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線的聚焦反射式：X射線反射鏡材料：Si，Ge，

Crystal第18頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線的聚焦光纖式：毛細(xì)管X射線透鏡第19頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線的聚焦衍射式：X射線波帶板第20頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線的醫(yī)學(xué)用途現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最常用作輔助檢查方法之一透視攝片層析攝影第21頁,共56頁，2024年2月25日，星期天X射線層析攝影術(shù)（CT）計算成像技術(shù)的先驅(qū)1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎X射線以后，放射診斷學(xué)上最重要的成就第22頁,共56頁，2024年2月25日，星期天紫外線短波紫外線(UVC)：

200－280nm中波紫外線(UVB)：

280－320nm長波紫外線(UVA)：320－400nm醫(yī)學(xué)：殺菌檢測：熒光效應(yīng)第23頁,共56頁，2024年2月25日，星期天近紅外線體感交互設(shè)備：KinectLightcodingSpectrummultiplex第24頁,共56頁，2024年2月25日，星期天熱成像儀大氣窗口大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線。對3000-5000nm和8000-14000nm的熱紅外線卻是透明的第25頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三第26頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第十講提綱電磁波理論和電磁波譜一非可見光波段二可見光波段三分光1抗混疊2畸變與校正3超分辨率重構(gòu)4應(yīng)用5第27頁,共56頁，2024年2月25日，星期天光柵分光--光柵方程第28頁,共56頁，2024年2月25日，星期天光柵分光根據(jù)光柵方程，不同波長的光在不同的處相干增強(qiáng)，實現(xiàn)分光。Echelle光柵使用兩個正交布置的光柵實現(xiàn)高光譜分辨率的分光。第29頁,共56頁，2024年2月25日，星期天濾光片分光第30頁,共56頁，2024年2月25日，星期天多光照多光譜第31頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡分光色散棱鏡的種類三角棱鏡阿貝棱鏡貝林-布洛卡棱鏡阿米西棱鏡分色棱鏡第32頁,共56頁，2024年2月25日，星期天玻璃的折射率光學(xué)玻璃（BK7，F(xiàn)lint…）柯西色散公式第33頁,共56頁，2024年2月25日，星期天阿米西棱鏡阿米西棱鏡冕牌玻璃火石玻璃雙阿米西棱鏡兩個阿米西棱鏡對接第34頁,共56頁，2024年2月25日，星期天分色棱鏡分色棱鏡RGB相機(jī)AD-080GE第35頁,共56頁，2024年2月25日，星期天Mask系統(tǒng)原理示意圖第36頁,共56頁，2024年2月25日，星期天混疊(CT)…CCDPrism第37頁,共56頁，2024年2月25日，星期天畸變虛像分析第38頁,共56頁，2024年2月25日，星期天KeystonedistortionKeystonedistortion拍攝平面式相機(jī)光軸沒有垂直于平面不規(guī)則4邊形畸變第39頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡產(chǎn)生的Keystone畸變產(chǎn)生機(jī)理棱鏡的變換作用具有非線性的特點第40頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡的變換作用對小范圍入射角度的光線是線性的可以用Homography映射來描述將直線應(yīng)到直線，并保持交比保持直線間的平行性但直線間的夾角改變第41頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡的變換作用對變化較大的入射光線是非線性的同一點發(fā)出的光無法匯聚到同一點第42頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡的色散作用對單個點近似線性但波長與散射角度之間非線性第43頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡的色散作用臺階作用第44頁,共56頁，2024年2月25日，星期天Smiledistortion第45頁,共56頁，2024年2月25日，星期天棱鏡畸變影響因素多，非常復(fù)雜，非線性如何解決：景深光圈后期校正第46頁,共56頁，2024年2月25日，星期天校正：波長標(biāo)定偏移計算第47頁,共56頁，2024年2月25日，星期天校正：波長標(biāo)定第48頁,共56頁，2024年2月25日，星期天校正：幾何畸變校準(zhǔn)第49頁,共56頁，2024年2月25日，星期天空間超分辨率空間維時間維光譜維第50頁,共56頁，2024年2月25日，星期天系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第51頁,共56頁，2024年2月25日，星期天雙路采集棱鏡分光蒙板采樣多路分光計算采集第52頁