光电成像技术篇1
关键词:mtf;srf;空间分辨率;das;grd
中图分类号:tp29文献标识码:a
文章编号:1004-373x(2010)01-177-03
resolutionidentificationandmeasuringtechniqueofphotoelectricimagesystem
zhangbin,lizhaohui
(chineseflighttestestablishment,xi′an,710089,china)
abstract:indexandclassificationofresolutionwhicharewidelyusedinthephotoelectricimagesystemisdiscussedwithanalysisoftheprincipleandmethodofthesimulatedmeasurementofspatialresolution.theinvestigationshowsthattheindexofspatialresolutionwhichdescribesqualityoftheimage-formingsystemismoredirectandunitarythanothermethods.however,thesinglespatialresolutioncannotshowthecapabilityofthewholeimagesystem.besides,theevaluationwhichitisonlybasedontheindexofspatialresolutioncannotensurethedesignedtechnicalrequirementofthesystemsensitivity.therefore,onthebasisoftheresolutionmeasuringmethodofthephotoelectricimagesystem,ameasuringcriterionoftheimagingresolutionisobtained.
keywords:mtf;srf;spatialresolution;das;grd
0引言
物理系统中对分辨率指标的使用由来已久,它是确定成像系统性能指标的基本要素,尤其是用分辨率作为衡量图像质量的指标之一,人们会因此认为具有较高分辨率的系统具有较好的图像质量[1]。一般情况下,对于类似于系统设计这样的问题确实如此(例如,将两个emux系统相比),其mtf(调制传递函数)具有相同的函数形式。
分辨率有四类不同内容[2]:时间分辨率(以时间分类事件的能力);灰度分辨率(由a/d变换器设计、噪声低限、或监视器性能指标决定);谱分辨率;空间分辨率。
以30hz帧频的成像系统,它所具有的时间分辨率为1/30s;灰度分辨率是动态测量的范围;谱分辨率简单地说就是该系统的谱带通(如可见光,nir,swir,mwir或lwir)。分辨率是指能够探测到的目标最小细节的能力;或者说分辨率指的是成像系统注重于不同尺寸的物体的对比度的能力。将物体大小的概念量化最有效的方法是采用空间频率,以单位长度内的周数或线对数表示。本文讨论在工程应用中普遍关注的空间分辨率这一指标。因为对于可见光ccd成像与测量、跟踪系统,或者对于机载前视红外侦察系统的发现、分类和识别都与空间分辨率指标有着密切的关系。在工程应用中,用空间分辨率指标来描述成像系统的质量,具有较好的直观性和归一性。
1空间分辨率、灵敏度与系统的响应关系
成像系统的灵敏度是关于最小可探测的信号,通常定义为系统输出端的单位信噪比[3]。灵敏度与光学系统的采光特性、探测器响应度和系统噪声有关,但与分辨率无关。由灵敏度极限给出的信噪比的近似表达式是:snr=(τrδi)/系统噪声[4]。
对于红外成像系统,目标背景的反差是由温差δt来确定的,系统噪声常被作为噪声等效温差nedt,这种近似只适用于那些目标的角视距与预测计算距离处的系统分辨率相比较大的情况。τ是平均大气稠密度系数,δi是目标和背景间的对比强度差(对红外成像系统而言,可以是温差δt),r是在同一大气条件下的相对作用距离。上式中的snr只有当大气透过率在有意义的光谱区间内不变时才有效,即τ(λ)τ。其中λ是波长。
作为成像系统的响应取决于灵敏度和分辨率,如图1所示,不同的系统可以有不同的mrtd。系统a具有较好的灵敏度,它在低空间频率处有较低的mrtd。系统b具有较高的分辨率,比系统a能够显示更细的细节。在中距空间频率处,两系统近似等价。图1表明灵敏度、分辨率或其他任何单一参数都不能用来比较系统总的响应特性;系统a是否比系统b更好,取决于特定的应用[5]。
图1具有不同mrtd系统的灵敏度、
分辨率与系统的响应特性
在预测计算中,一般都要涉及到灵敏度和分辨率[6]。灵敏度和分辨率对于系统响应的限制是不同的,如图2所示。
图2系统性能取决于分辨率和灵敏度因子
当灵敏度受到限制时,系统性能取决于目标-背景的对比强度δi,大气衰减程度和系统噪声。当分辨率受到限制时,探测距离只依赖于目标尺寸和系统分辨率。分辨率在工程实现上的意义在于对目标探测的最大距离便于进行估算,其近似公式为:
距离=目标尺寸/分辨率
(1)
公式(1)只适于估算系统的相对距离性能,不能用于推算绝对距离。
2空间分辨率的度量准则
对空间分辨率指标的要求,系统设计的不同阶段和不同应用场合所对应的测试基准是不一样的[7]。这也说明空间分辨率在系统的设计和使用中的侧重点有所不同,因而分辨率的测试方法也就有所改变。表1列出了空间分辨率在设计阶段所依据的判据准则。其中每一款项都是基于性能测试数据选取的,并对分辨率测量尺度提出了相应的规范[8]。
表1分辨率测量准则
适用范围分辨率测量尺度
光学设计者rayleigh准则,sparrow准则,airy圆盘直径,blur直径
探测器销售商探测器单元数
系统分析(几何法)das
系统分析(mtf法)有限分辨率eifov
系统校准(srf法)成像分辨率,测量分辨率
监视器设计者tv有限分辨率,可寻址像素数
侦察图片和遥感地面分辨距离
空间分辨率由许多有时看来并不相关的测试指标来确定,如airy盘角尺寸,探测器角视距(das),或nyquist频率(由角采样率确定)。从系统性能验证表明,分辨率不包括系统的噪声效应。
系统分辨率取决于绕射、光学像差、探测器角视距、数字化、电子带宽和监视器的分辨率。分辨率最通用的测量方法是用探测器的das法,因为这是一种容易理解的方法。das方法适合于那些系统探测器的mtf有限的情况。系统的分辨率可能受到光学截止频率或nyquist频率的限制。
das和ifov之间是有差别的。简单地说das就是几何角视距,它由探测器尺寸和系统的焦距来决定。ifov是一个锥角,探测器通过这个锥角来感应辐射,而且它取决于光学系统的设计。当光学blur直径减小时,ifov就接近于das。如果blur直径非常大时,探测器就会感受来自das定义角之外的辐射量。
3模拟度量法[8]
当mtf降低到一定的程度时,分辨率的模拟测量可以由点源成像的宽度来确定,即两个点源的最小可探测距离,或者说由观测者所能分辨的最小细节。这些测量方法都假定系统的输出就是对目标物(线性、平移不变系统)的映像。电视测试法只有当系统在模拟域时,在扫描方向上的测量才有效。
分辨率也可以由光学因子来定义。绕射产生了最小可能的光斑尺寸。绕射测试法包括rayleith准则,sparrow准则和airy圆盘直径。airy圆盘是绕射图案的亮斑中心,该绕射图案是由理想的光学系统产生的。rayleith和sparrow准则是度量两个紧靠在一起的目标体区分的能力,其中这两个目标体是点源体。光学像差和焦距限制(相对于blur直径而言)会增加绕射直径。光学设计者通常利用光线跟踪程序来计算出blur直径。
有限分辨率可以定义为空间频率,此时mtf降到其最大值的2%或5%。电视有限分辨率是由观测者观察星形、楔形状或分辨率图案所能分辨的最小细节来确定的。电视有限分辨率是一种主观度量。在上述图案消失时的空间频率近似等于这一有限分辨率。除了电视有限分辨率之外,还有许多针对监视器的分辨率测试法和许多可以应用的测量技术。表2给出了模拟系统的分辨率测量法。
表2模拟系统的分辨率测量法
分辨率说明测试(常用单位)
rayleigh准则可以区别2个点源θ=1.22λ/d/mrad(计算值)
sparrow准则可以区别2个点源θ=λ/d/mrad(计算值)
airy圆盘由点源产生的有限绕射直径θ=2.44λ/d/mrad(计算值)
blur直径由点源产生的实际最小直径根据光路计算值/mrad
有限分辨率空间频率(当mtf=0.02~0.05)测量值或计算值/cy/mrad
电视有限分辨率辨别方波形的能力测量值(每图像高度上的tv线数)
成像分辨率srf=0.5时的角视距测量值/mrad
测量分辨率srf=0.99时的角视距测量值/mrad
地面分辨距离图片解读器能够分辨的(1周)的最小试验目标测量值或计算值(英尺或米)
地形分辨率由图片解读器可以阅读到的有限地貌特征的评估测量值(英尺或米)
注:λ为光波中心波长;d为孔径。
srf(slitresponsefunction)函数给出了成像分辨率。成像分辨率即是目标角视距产生50%的srf响应,如图3所示。
图3srf函数θ1是成像分辨率,θ2是测量分辨率
成像分辨率包括光学和电学响应,可以肯定它比计算das值更能反映实际系统的响应。对于理想系统而言,das是成像分辨率的两倍。对于选择srf=0.99的测量分辨率近似等于最小目标尺寸,这可确保在照度方向重新复现。正是这一绝对最小尺寸可以用来进行响应测量和辐射测量校准。
对于空中侦察和相关的图像解读,分辨率是通过地形可分辨距离来量测的。grd是最小的试验目标(1周)尺寸,该尺寸可以由富有经验的图片解读员在地面分辨出来。grd是一种客观度量摄像机分辨标准对比度目标的物理特性指标,可以分辨的最小细节具有grd/2物理意义上的宽度。
grd=(分辨率)•r1
(2)
其中:r1是目标斜距[9]。通常典型的侦察模式是测量垂直于瞄准线方向的距离。因此,式(2)中不包含cosθ修正因子。列于表2的任一分辨率测量都可以使用,但das最为普遍。grd在实验室内是测不到的,因为它取决于目标的实际距离,但如果依据适当的分辨率测量也可以进行计算。
地形分辨率是一个主观项,它是对待观测物体的有限特征所做的大量估计[10],系统必须能够分辨这些特征。例如,当对公路上的中央斑马白线条进行观测时,要求系统具有4英寸的地面分辨率。而对位于上述公路旁沙地上的花岗岩鹅卵石进行观测时,只需系统具有大概2英尺的分辨率即可。
4结语
分辨率指标是确定成像系统性能的基本要素,尤其是用该项指标可以作为衡量图像质量的标准比照参数,通常具有较高分辨率的系统具有较好的图像质量。一般情况下,对于类似于系统设计这样的问题确实如此(例如,将两个emux系统相比),它们的mtf(调制传递函数)具有相同的函数形式。对于可见光ccd成像测量与跟踪系统,或者对于机载前视红外侦察系统对目标的发现、分类和识别都与空间分辨率指标有着密切的关系。在工程应用中,用空间分辨率指标来描述成像系统的质量,具有较好的直观性和归一性。
虽然分辨率给出了可识别目标的细节,然而单一的空间分辨率测量指标还不可能满足对所有传感器系统响应之间进行的比较。分辨率不可能给出总的图像系统的性能,也不会给出图像对比度的影响效果。但是对比度传递函数和调制传递函数给出了对比度信息。另外,分辨率不受噪声影响,与灵敏度也无关系。此外,需要值得注意的是,仅仅基于分辨率技术要求的设计不可能同时保证灵敏度设计的技术要求。
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参考文献
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光电成像技术篇2
1、背投显示技术
背投(Rearprojector)的定义是相对于传统的前投(Frontprojector)而言的。二者的主要区别在于图像光线的来源方式。前投系统中，观察者和投影机位于反射屏幕的同一侧，投影机投射出的光线照射到屏幕后，再经过反射到达观察者；而背投系统中，观察者和投影机位于显示屏幕的两侧，从投影机发出的光线照射到半透明的显示屏幕上，部分透过后形成图像，所以观察者看到的是透射出来的光，其原理如图1：
图1：背投原理图
通常人们提到的多媒体投影机主要是指前投影机，与它们相比背投影的优势在于背投系统中投影机和屏幕是一个整体，用户使用时无需进行光学调整，像使用普通电视机一样简单。此外背投系统中光学投影机封闭在一个箱体内，投射到屏幕上的光线不会受到外界光线影响，因此在较暗或较亮的环境下都可以完好地显示图像。正是基于这些原理产生了背投电视，由于采用的不同的投影机种类，背投技术可以分为CRt(阴极射线管)、LCD(液晶)、LCoS(硅基液晶)、DLp(数字光处理)等几种。到目前为止，CRt背投电视的技术最为成熟，生产规模较大，性价比高，依然是国内背投电视市场的主流产品。但CRt背投是靠荧光粉发光，很难提升亮度，容易使显像管老化，时间长了，画面会变暗，清晰度降低。鉴于此，随着其他三种技术的逐渐成熟，市场必将重新分割，谁将占据未来市场的主流呢？下面我将分别介绍一下LCD、DLp、LCoS三种背投电视投影技术。
2、LCD背投技术
LCD(LiquidCrystalDisplay)背投的成像方式为穿透式，成像器件为液晶板，是一种被动式的投影方式。它利用外光源（金属卤素灯或UHp灯），因此只要提高灯泡的功率就可以提升亮度。它利用比较成熟的液晶投影技术，色彩还原性好，亮度和对比度都优于CRt背投。随着技术的不断发展，目前困扰业界的灯泡寿命问题，也将得到较好的解决。目前LCD背投没有成为市场主流的原因主要在于其高成本。此外LCD背投，限于其工作原理上的原因，它的开机预热和关机后散热都需要时间，不能做到CRt背投那样随开随关。
LCD投影机按照液晶板的片数分为三片式和单片式。目前，三片式投影机是液晶板投影机的主要机种，其原理示意图如下：
三片式LCD板投影机原理是光学系统把光源发射的强光通过分光镜形成R、G、B三束光，分别透射过R、G、B三色液晶板；控制信号源经过a/D转换调制后，加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制R、G、B三色光路的通断，然后三色光经过合色光路，在合色棱镜中汇聚，最后经透镜投射后，在屏幕上形成彩色图像。
3、DLp背投技术
DLp（DigitalLightprocessing）指数字光处理技术，这种技术要先把影像讯号经过数字处理后再投影出来，其投影显示质量很好。与LCD背投的透射式成像不同，DLp为反射方式。其系统核心是ti（德州仪器）公司开发的数字微镜器件—DmD（DigitalmicromirrorDevice），DmD是显示数字可视信息的最终环节，它是在CmoS的标准半导体制程上，加上一个可调变反射面的旋转机构形成的器件。通常DmD芯片有约130万个铰接安装的微镜，一个微镜对应一个像素。DLp背投的原理是用一个积分器（integrator）将光源均匀化，通过一个有色彩三原色的色环（Colorwheel），将光分成R、G、B三色，微镜向光源倾斜时，光反射到镜头上，相当于光开关的“开”状态。微镜向光源反方向倾斜时，光反射不到镜头上，相当于光开关的“关”状态。其灰度等级由每秒钟光开关，开关次数比来决定。因此采用同步信号的方法，处理数字旋转镜片的电信号，将连续光转为灰阶，配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来，最后投影成像，便可以产生高品质、高灰度等级的图像。
目前DLp的投影机主要有单片DmD机、双片DmD机和三片DmD机。根据各自不同的特点，有着不同的应用。其中单片式主要应用在便携式投影产品，双片式应用于大型拼接显示墙而三片式主要应用于超高亮度投影机。一般DLp背投电视有普通彩电4-5倍的清晰度，而且有着高亮度、高对比度的优势，可达到1000：1的对比度。此外，由于数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量更稳定。但是，德州仪器公司目前是全球DmD芯片的惟一制造商，造成投影机的供给领域薄弱，核心部件供应量不足，成品率较低，价格昂贵，因此在一定程度上限制着这一产品的发展,此外从长远看DLp投影技术在超高分辨率（2000线以上）方面受到制约。
4、LCoS背投技术
LCoS（LiquidCrystalonSilicon）技术结合了半导体与LCD技术，其光学成像原理与DLp同为反射方式。与前述两种背投技术相比，优势在于高解析度、高亮度的特性，而且结构简单，成本降低潜力大。虽然在目前的背投应用方面，相对于流行的LCD技术及近期热门DLp投影技术而言，LCoS仍不能与其抗衡，短期内在这三大技术中暂时屈居第三，但是LCoS仍是相当被看好的、最具潜力的投影技术，随着其光学投影系统在重量、亮度上的不断改善，必将在背投电视市场占据显赫地位。此外，就我国高端背投彩电切入点来说，要建立自己的技术优势，LCoS技术是目前的首选。由显示面板来看，在LCD技术领域日、韩占据着相当大的优势，我国台湾地区也只是占据了部分中、低端市场，DLp技术更是由ti独家控制着其核心器件DmD。而LCoS技术尚未成熟，此时开发LCoS，将有机会摆脱在LCD、DLp投影技术上受制于人的情况，因此可以说LCoS是我国在高端彩电技术上取得领头地位的机会。目前我国台湾地区厂商在LCoS技术开发方面相当积极，联电所主导的LCoS联盟已经比较引人注目。HDtV的推广应用，必将加快LCoS产业化进程。
LCoS显示面板其中一面以CmoS芯片为基板，无法让光线直接穿过,因此采用穿透式成像方式，因此其背投光学系统和LCD背投影机便产生了区别。通常LCoS光学系统中需要利用偏极化分光镜（polarizationBeamSplitter:pBS）,将入射LCoS面板的光线与反射的光线分开。pBS是由两个45度等腰直角棱镜底边粘合的而成的棱镜，当非线性偏极化光入射pBS时，pBS会反射入射光的S偏振光（垂直入射线平面），并且让p偏振光（平行入射线平面）通过。关于LCoS光学系统技术仍在起步阶段，所以iBm、ColorQuad、philip、Hologram等多家厂商都开发了不同的LCoS光学引擎架构。但主要可分为单片式和三片式两大类，如下：
1）、单片式
单片式LCoSColorwheel光学引擎示意图如下，R、G、B色环快速旋转将来自光源的白光分成循序的红、绿、蓝单色光。这三原色光与驱动程序产生的红、绿、蓝画面同步，便形成分色影像。频率足够快时，由于人眼视觉暂留的特性，观察者便可以看见彩色的投影画面。单片式光学引擎占用空间相对小，仅需一片面板，系统架构比较简单，因此在成本上具竞争优势。然而目前在技术上也面临一些困难，以Colorwheel而言，白光经过偏极化后，亮度明显降低，能量仅仅剩余1/3。此外，由于LC
oS面板要在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像，对面板反应速度的要求更高。目前类似的技术有：Displaytech的FieldSequentialColor结构、philip的ScrollingColor-Rotatingprism结构、以及JVC的SpatialColor–Hologram结构。
2）、三片式
三片式LCoS光学引擎是目前市场采取的主要方式。这里以笔者曾经调试的一套三片式LCoS光学引擎为例，介绍一下光路。以UHp灯泡为光源，光线首先经两重复眼透境使光线均一化，然后经过一层pBS棱镜和透镜，接下来经红、蓝、绿三色光的分光光路，再分别将光束投射入到三片LCoS面板，反射的三色影像经过合色系统形成彩色影像，投射到屏幕。此系统中，用到了4个方棱镜、4个pBS棱镜、以及两个复眼透镜、和几个反射镜。由此可见三片式LCoS光学引擎除了需要三片面板外，还需要结合多项的分色、合色光学系统，因此体积较大、成本也较高。但是可以达到较高的光学效率，LCoS投影技术中，其面板的下基板采用CmoS基板，其材质是单晶硅，拥有良好的电子移动率，而且单晶硅电路能做得很细，因此容易达到高解析度。此外，LCoS为反射式成像，不会像LCD光学引擎因光线穿透面板而大幅降低光利用率，因此有很高的光利率，可以较少耗电产生较高的亮度。并且具备高画质的特性，因此主要是朝高阶的专业用途发展，目前，三片式光学引擎还有ColorLink采用的ColoRQuard架构、philips的prism架构等。
在此再简单介绍一下LCoS显示驱动的特点。LCoS显示技术中需要一块内建DRam的图像控制芯片，主要包括脉冲时钟发生器、行驱动电路（移位寄存器和buffer）、列驱动电路（移位寄存器，buffer，锁存器）、D/a转换器和有源象素矩阵几部分。采用有源矩阵结构猪层写入数据，对于每个象素，其工作状态相当于静态驱动，这样对比度较高，几乎没有Cross-talk。而其灰度等级由所加的脉冲宽度决定。每一个象素对应一个开关，并且在驱动芯片中一般占用四层金属，其中下面两层金属用来走线，在上面实现行和列方向的驱动电路连接；上面两层金属用来做光屏蔽和反射面电极。视频工作原理如下图：每个象素是由一个moS管和一个存储电容组成。moS管的宽长尺寸主要考虑馈通对电路逻辑性能的影响，存储电容（图中Cs）的容值由液晶的漏电常数和液晶自身电容值（图中Clc）决定。
驱动电压方面，采用了“逐场倒相”方式，把交互式电压加到液晶单元，防止在单方向电场作用下，液晶分子极性化，电场取向特性实效。具体操作过程是在第一场信号后，翻转数据线的脉冲波形，把正脉冲信号变为负脉冲信号，而保持扫描脉冲信号不变。对液晶及其存储电容进行充电时，为了省电我们在电路设计时选用了线性斜波的充电方式电。
光电成像技术篇3
一、电视场景与电视技市的关系电视美术不同于一般的绘画创作。电视美术是制作生产过程中的主要创作部门，担负着电视景物造型和人物造型的任务。它是为电视造型进行设计和制作的美术创作，是电视化了的美术。利用计算机对电视布景进行辅助设计，不仅可以提高设计质量，而且可以提高工作效率，设计资料也便于保存。电视场景是电视美术的重要组成部分，是构成电视图像造型的基础之一，往往具有把握整体视觉形式及风格的作用。电视场景在为电视节目制作提供表演空间环境之时，必须对电视技术上的一些指标要求有所适应和服从，因为电视艺术是综合艺术，舞台不能独立存在，必须相辅相成共同完成它们的使命。下面谈谈电视场景设计中与电视视频技术相关联的几个因素:首先是颜色的饱和度，也就是它的纯度。在舞台上演出的各种文艺节目是供在座的现场观众直接用眼睛观赏，电视节目则是由摄像机运用电子技术把各种景物进行光电转换后转送给接收设备转化为电视画面供人观赏的。人的肉眼所能辨别的饱和度远远超出目前电视技术所能体现的，电视相对肉眼而言是十分低下和初级的，这就要求舞美在色彩的运用上不能以肉眼为标准，而要参照荧光屏的基准。色彩的饱和度太大，在荧光屏上会产生“拉毛”现象。布景要尽量避免使用大面积大红、大蓝的颜色。因为这些颜色区的背景杂波大，而且边缘部分还会出现严重的模糊和扩散现象。另外还要尽量少用高饱和度的黄色和金色，因为这些色彩容易引起全电视信号电平超标。因此，布景色调要自然柔和，不宜过分夸张，否则不但会影响彩色的还原，也会在图像边缘产生亮色互串现象。布景上的颜色的饱和度最好使之趋于中性化，尽量少用太白太黑的夸张色，中性的或趋于中性的某一色相具有良好的与其他色相的亲和性，这一性质便给舞台灯光用色光提供了宽广的可能性，能够创造出丰富变化的色彩，使得场景具有了多变性，从而创造出众多的不同的艺术效果和气氛，更好地帮助节目内容的传达。其次是颜色的明亮度，也就是它的明暗(黑白度)。荧光屏对亮度的接受能力不及肉眼的万分之一。在设计制作场景过程中，要注意白颜色和反光材料的’}合当运用。在表现大面积的白色时应把它调成浅灰色，否则在大致相同的照度下人物面部将会发黑，或是白色出现“限幅”现象。反光材料应避免大面积大量使用。许多反光材料肉眼的感觉非常良好，但在荧光屏上则令人无法忍受，亮部“限幅”，过渡部分、暗部则漆黑一片，毫无层次可言。如要表现光洁和反光效果，只能采用亚光或漫反射材料，其他高明度颜色也应加入适量灰、黑色的处理，以适应技术上的要求。大屏幕作为电视场景的一部分，丰富了节目的形式，增强了节目的可视性，但是却给视频技术人员增添了许多麻烦。调光圈时如果背景是大屏幕，稍不注意，电视画面主体就会变黑。所以当主体的背景是大屏幕时，要注意加大光圈。再有是布景上的灯饰色温。新灯光技术和新舞台材料的出现，丰富了舞台美术的现代装饰感。除了常见可随意造型的色皮灯带和霓虹灯以外，新出现的冷级灯管通过灯体变色，可以结合美术景片进行勾边，也可以造型装饰图案。布景上的灯饰在运用上应在注意光比的同时注意色温问题。人的肉眼具有极好的自动调节能力，不易感觉到色温变化所带来的影响。但是电视对色温的变化则非常敏感，通常情况下演播室内采用的灯具的色温大致为3200K，显色指数大于85。如果没有特殊要求和效果，布景上的灯饰的色温也应大致在这个范围内，否则色温太低，电视画面效果偏红，色温太高则效果偏蓝。在实际使用中，修正色温的办法可以使用雷登85橙色纸和雷登82蓝色纸来降低和升高色温，通过修正达到技术上的要求。还有要避免使用带有细条纹、细方格的服饰、道具和布景，这是由于当今的摄像机都采用CCo(电荷藕合器件)，CCD集成芯片对细横格子会引起垂直方向的白色拖尾，即闪烁现象，从而破坏了画面的表现力。主持人在着装时尽量不穿太白、太黑和质地太发光的服饰，因为它们的反射系数太大或太小，而应多穿灰、黄、棕等中间色的服饰。最后是画面宽高比和场景多视角适应性。标清电视画面宽高比是4:3，高清电视画面宽高比是16:9，在场景设计中应遵循和注意这个准则。景片的宽度和高度一般应大于拍摄范围的1/3，否则就会显得比例失调。另外还应注意电视摄像机的多视角性，从门而使布景具有良好的多视角适应性。利用摄像机的多视角表现手法，可以在有限的场景中，表现舞台的纵深感，增强视觉冲击效果。摄像机升降摇臂的运用对布景也提出了一定的要求，例如前景物、空中悬吊景物和舞台地面的修饰等。虚拟演播室技术和高清晰度电视技术对电视场景设计制作带来了巨大的影响。虚拟演播室技术是视频技术与计算机技术结合的产物。虚拟演播室系统就是将现实实时视频与计算机三维图形所创造的性能场景经过色键处理，使两者完美地结合为新型电视节目的电视制作系统。虚拟演播室只需要在一个蓝色背景下进行演播，在合成时，将蓝色背景部分替换成计算机生成的三维图像，实现真实演播员和虚拟场景合成。场景设计是虚拟演播室录制的关键。在场景设计中要多用贴图，少用几何物体;要从宏观效果出发，不要过分注重细节，电脑中的场景转换成视频信号后，许多细节部分都无法显示出来，但这些细节部分通常会占用大量的内存;场景中要合理设置一些遮挡物体，它可以产生很强的空间感和纵深感。虚拟演播室的优势是显而易见的，它可制作出实际不存在的或难以制作的场景，并可以在瞬间改变场景，因此可创作出更丰富、更吸引人的节目。21世纪是数字化信息时代，电视技术的跨越式发展，导致数字标准清晰度电视(SDtV)正在退出历史舞台，取而代之的是数字高清晰度电视(HD刊)。高清电视主要优点在于能实现无失真传输，并能充分利用有限的频谱资源。它可提供相当于标清电视画面5倍信息量，最高清晰度超过1300线，相当于目前模拟电视画面清晰度的2一3倍，具有极高的图像分辨率和清晰度，采用16:9的图像模式的宽屏，显示效果更符合人们的视觉习惯。高清电视技术对电视舞美是一个很大的挑战，在现有的电视清晰度条件下，舞台上的脚印、道具景片连接的缝隙，前一个节目散落的纸屑以及演员脸上的化妆都是观众注意不到的，但在高清晰度电视里，这一切都明晰可见。电视场景从设计到制作都有了更高的要求，必须更加精细甚至完美。另外升降台、活动大屏幕的调度，服装、道具、化妆的配合要求更高。#p#分页标题#e#声光电技术的最新发展和机械结构的最新运用为电视场景设计和制作提供了一个充满创造性和想象力的科技平台。在大型综艺节目中常运用升降、旋转舞台，机械舞台的运用是为了丰富舞台形象的变化和空间划分及增强画面的运动感。在设计运动舞台时牵涉到许多机械、承重结构、变速问题、起动及制动装置、液压方式的选择等许多技术问题。活动大屏幕、神奇的瀑布、喷泉以及冷焰火的恰当运用极大地丰富了电视场景的艺术表现力。各种新技术新方式不断涌现并与电视场景相结合，与技术相关的因素会更多。但是，只要电视场景适应电视技术制作手段和表现手法，同时电视技术又能为电视场景提供一个艺术创作的平台，相信，电视屏幕的视觉效果一定会更加丰富多彩。二、电视照明与电视技市的关系众所周知，光是电视赖以生存和发展的重要条件。电视照明正是一门与光打交道，用光绘画、用光造型、用光表达空间和时间的艺术。电视照明是电视艺术创作的重要组成部分，是集现代技术、表现艺术于一身的综合性学科。在电视制作过程中，不但要有高质量的摄、录、编设备，还需有恰当的照明。照明技术是影响电视图像质量的重要因素之一，如果照明搞不好，不仅影响节目的艺术效果，还会严重地影响电视画面的色调、层次、清晰度等。可以说，照明通过摄像机制约着图像的技术质量，从而影响到对节目内容的表达及画面的艺术感染力。电视照明和技术人员在节目制作时，应当充分考虑人眼和摄像机的不同特性，相互配合，通力协作。首先是视觉范围。人眼的视觉范围大，在相对高的平均亮度下，能分辨的亮度上下限之比为1000:1;较低平均亮度下，其比值可低至10:1，而摄像机对亮度的适应范围有限，通常摄像机的光圈只有几档可调，因此它只能在一定范围内调节进入摄像机的光通量。摄像机对亮度的适应能力远不如人眼，人眼感受到的丰富的亮度层次，摄像机未必能反映出来。当照度过低时，在拍摄时就要开大光圈，使景深变小，同时会使图像的信噪比变差，当拍摄移动物体时，还会出现“拖尾”现象。反之，当照度过高时，会使图像曝光过度。在演播室多机位拍摄时，应当尽量避免使用自动光圈调整，因为摄像机的自动光圈电路采用了峰值或平均值取样方法。当景物光比反差很大或者景别不同时，画面效果就会有很大差异。若用自动光圈调整，图像就会忽亮忽暗。当演员身着白色演出服时，就必须随时手动调整光圈，这样才能保证演员面部特写有正常的光比。另外，在多机制作时，为了保证图像的连续性、完整性，使人不感到切换画面时有明显的亮暗差别，就要求视频技术人员随时注意演出现场的光比变化，将大幅度的光圈调整在信号切出之前完成。为了渲染艺术效果，在节目演出中，常常释放干冰、烟雾效果，在这种情况下，视频技术人员就得看着监视器上的图像和示波器上的波形，在烟雾出现和消失过程中随时调整光圈和总体底电平，以保证录制画面的通透性、层次感。其次是色温变化。人眼对色彩的适应能力强，而摄像机对色温变化非常敏感，电视摄像机的设计，是以色温为3200K的光源为基准的，在此条件下，再现景物的色彩最为正常(允许有一定的偏差)。一旦光源色温变化超过一定的范围时，虽然人眼仍未察觉，但摄像机的白平衡已遭破坏，画面就会出现明显偏色。综艺节目中广泛使用的电脑灯，其色温主要是5600K的，而面光大量采用的是320oK色温，在这种混台光的环境中，必须找到一个白平衡的中间点，让演员的肤色还原接近现实。在实际使用中，要注意拍摄现场光的色温变化，及时调整摄像机白平衡，确保画面彩色还原准确。再有是立体感。人眼有立体感，能感受到三维的立体空间，而摄像机无立体视觉，但视域宽广。摄像机通过一个镜头来获取景物影像，不可能像人眼那样自动产生立体视觉，它对三维景物拍摄所产生的画面是二维的平面的。要增强画面的立体感和空间感，必须借助化妆、照明、构图等方面的技巧。照明布光中主光、辅助光、逆光、背景光的位置和比例以及与摄像机光圈的配合，对营造立体感、增加图像层次和清晰度有着直接的关系。灯光效果能烘托节目的整体气氛，同时对电视节目的技术质量产生比较大的影响。面光不够影响清晰度，面光太强又易超幅;不适当的效果光加到脸上看起来会感到不舒服;同色的光打在服装上会使清晰度下降;背景光暗就容易造成色度超标;电脑灯一晃视频幅度就超标，色灯一照色度就高;天幕光太强，人物便不能突出，画面没有层次;顶光太强脸就发黑……。因此，在电视灯光设计时，要综合考虑和合理运用背景光、顶光、面光、侧光、追光、色光、电脑灯、激光灯，灯光和服装、化妆、道具要配合得当。在电视节目制作中，电视照明人员应切记:对场景、景物的照明是为了让摄像机看得见、看得清和看得真，而不是为了用人眼直接来观察的。只有当电视照明满足了摄像机的技术要求，才能使画面清晰透亮、色泽明快、肤色还原好、有景深、层次丰富。在画面质量的构成元素中，受到照明影响的有色彩、影调、景深和清晰度。照明人员在布光中可以借助于测光表(它分入射式测光表，也叫照度式测光表和反射式测光表，又叫亮度式测光表两种)来判断布光情况，最终使摄像机拍摄的画面在彩色监视器上呈现最佳效果。当然要搞好电视照明设计必须掌握视觉、写实、审美和表现四个要素，这就要求制作人员具有深厚的理论功底和丰富的实践经验。当今，随着电视技术的不断发展，特别是摄像技术的发展，导致了电视照明技术理念上的变化。电视灯光已经从最初的单纯照明发展到了今天对艺术效果的刻意追求，电视灯光设备的数字化、网络化和智能化是当今灯光技术所追求的主流，这些变化对电视演播室的灯光系统产生了巨大的影响。标清/高清电视数字摄像机采用带微透镜层芯片的CCo电荷祸合器件，提高了入射光的利用率，使灵敏度大大提高，比氧化铅摄像机高出1一2档光圈;信号处理采用数字电路，提高了信噪比，S/n可达6od日。摄像机灵敏度的提高大大降低了对照度的要求，同时减少了灯光设备。近年来，一些电脑灯生产厂家已开始考虑将电脑灯同视频设备连接，使电脑灯能够投射出无限变化的图案，产生更加丰富灿烂的艺术效果，电脑灯的功能将更加强大。灯光效果可视化设计软件也已研制成功并投入使用，它为灯光设计提供了一个强大的工具，它为灯光设计人员提供了充分的创作想象空间，使用该软件进行设计，可以模拟演播室的实际现场环境，包括三维场景摆放的位置，灯具吊挂的矩阵状态、吊杆号、灯具号等，灯具的配光曲线是根据现场实际使用的灯具建立的配光曲线，可模拟出真实的光斑及照度，灯具的亮度可以在o一100之间进行调整，还可以根据需要变换灯具的高度位置，灯具的俯仰、水平角度、遮扉的角度，灯具的调焦以及加滤色片等。如果需要使用电脑灯，该软件还设置了电脑灯的图案库、滤色片库，可以根据需要进行调用。灯光效果可视化设计软件不但可以直接渲染布光效果，提高布光水平，而且还为实现计算机联网、资源共享提供了条件，提高了工作效率，已成为电视节目制作工艺中的一个闪光点。#p#分页标题#e#近几年发展起来的虚拟演播室技术为电视提供了超越时空限制的制作环境，它将耗资很大的演播室真实场景用计算机软件绘制的场景或摄像机拍摄的实景画面来取代，而演播室里演员只须在蓝色(或绿色)的背景下表演即可。虚拟演播室这种人景分离、“实分虚合”的创作方法打破了电视照明的传统方式。虚拟演播室给电视照明带来了质的变化。虚拟演播室的照明主要采用三基色柔光灯，改变了传统的以聚光灯为主的传统三点布光方式。三基色柔光灯发光效率高、光线柔和均匀、阴影小、发热少、色温一致，是一种节能灯光，虚拟演播室蓝色背景要被照明得非常均匀，最好借助测量仪器(通常使用测光表)来确保光线分布的均匀。照明越均匀，需要在色键器上完成的“修饰”就越少，最少的修饰可以更加容易地保留阴影，虚拟演播室光线要与虚拟场景的光线相匹配，也即同步变化，增加画面的真实感。要注意避免蓝箱反射光对白平衡的影响，自平衡调整得不好，会造成画面颜色失真。数字日o一的到来预示着一个时代的开始。高清摄像机窗口的宽高比为16:9，由于画面变宽，采集的图像信息量大，包含的内容多，这就要求增加用灯的数量，增大布光的范围。高清摄像机的行扫描是1080线，所拍画面质量高、层次丰富，布光时柔光灯的比例要相应增加。为保证图像清晰，布光要均匀、细腻、柔和、明暗层次分明，既要有立体感，光比又不能过大。日otV是一个巨大的工程，需要大量的新型灯光设备，如数字化灯具、网络化控制设备等。电视照明是电视艺术创作和节目制作的重要组成部分，在演播室视、音频设备逐步数字化的同时，电视灯光系统的数字化也应加快步伐。灯光系统数字化将会加快灯光控制技术、计算机技术和网络技术的融合，从模拟向数字系统转变，从分体的独立调光和布光，实现灯光控制的数字化、智能化、网络化，这将全面带动电视照明新技术、新工艺、新设备、新系统的发展和应用。结束语电视场景、电视照明与电视技术的关系是密不可分、相辅相成的。电视技术发展日新月异，如何结合演播室舞台的大小和功能、灯光系统和视频系统的配置情况，正确处理好电视场景、电视照明与电视技术之间的关系，提高电视节目制作质量，正是电视节目制作人员有待深入研究和探索的问题。电视的发展正在最大程度地使技术与艺术融合以创造崭新的传播特质。
光电成像技术篇4
关键词海洋；测绘；CCD技术
中图分类号p2文献标识码a文章编号1674-6708（2014）122-0087-02
CCD技术在海洋测绘中的应用，可以采用远程图像传输监测技术对海洋的图像进行数值化处理，能够有效把握流水的速度和方向，当海洋在温度较低的情况下形成聚集冰块时，利用CCD技术可以拍摄流冰的密度和类型，这种技术为海洋监测提供了科学的依据。
1CCD技术概述
1.1CCD技术的具体特点
CCD技术具有较高的分辨率，在使用过程中噪音较低，具有较高的敏感度。使用这种技术进行测量不会限制到测量人员的动作范围，线性曲线较好，进行光电转换的效率相对较高，在微光下可以正常进行测量和摄像。此外，其本身的体积较小，方便测量过程中的操作，具有光谱响度广、测量精度高等特点。在应用的过程中不会引入附加误差。
1.2CCD技术的工作原理
CCD技术是一种半导体的表面器件，其存储和传递信息的形式主要是以电荷包进行传递，主要组成部分是许多以阵列方式排成的moS电容器。每个moS电容器都可以作为一个光敏元，工作时利用光射到moS电容器的作用使得一部分电子被吸收到势阱中，势阱中的电子会以光的形式注入电荷，通过电子数目的多少可以反映出光的强弱，不同强度的光线说明了图像明暗程度的不同，利用moS电容器在一定程度上能够实现信号的转变，主要是由光信号向电荷信号转变。将moS电容器中的光先注入到电荷中，然后使用特殊的仪器取出部分进行检测，对这些光进行处理就可以得到视频和图像等信息。注入到电荷的光还要按照一定的形式进行计算，以确保注入程度能够满足测量的具体要求。
1.3CCD器件的主要种类
CCD器件的分类方法有多种，从海洋测绘应用角度可以将其分为两种，即线阵和面阵，其中线阵CCD主要指的是光敏元以线形方式进行排列。可以将线型分为两种，一种是直线型，另一种是曲线型。典型的线阵CCD器件有tCD1206UD，组成部分是2160个沿直线排列的光敏元，这些光敏元阵列的总体长度为33mm。此外，CCD器件中还具有环行线阵CCD，主要由720个光敏元组成，具有说明性的环行线阵CCD是po072B，每个光敏元中的光电二极管均匀分布在圆周的上面，光敏元所占的角度是0.5度。从形式的排列上看除了线阵CCD以外还有面阵CCD，主要是以面的形式进行光敏元的排列。面阵CCD可以直接接收二维光信息，主要的代表物体是tCD5130aC，这种设备具有较高的有效像元数和较大的像敏面积。
2CCD技术在海洋测绘中的应用
2.1CCD技术在海洋水下摄像中的应用
在海洋测绘过程中，需要对海洋下面的具体物体进行图像采集时，可以使用CCD面阵进行图像采集工作。这种技术开始于20世纪80年代，产生于外国的海洋物质研究，首先是美国等一些国家在载人潜水器上面安装摄像机对水下的情况进行勘探，实施水下救生等作业，取得了较大的成果，曾经在4000m深的海洋发现了稀有矿物。之后是墨西哥石油泄漏事故的发生，英国的一些海洋勘测人员使用水下摄像机对海底的具体情况进行拍摄，监督石油泄漏情况，通过勘探和摄像制定了有效的堵漏方案，并将制定的方案实施。随着水下摄像的发展，我国的水下考古人员也利用摄像机进行水下考古作业。起初使用这种技术时受到多种因素的影响，无论是照明度还是分辨率的影响都使得水下摄像没有较好的清晰度。
2.2CCD技术在海底地质取样中的应用
CCD技术在海底地质的取样调查中起着较为重要的作用，是海底调查的重要手段。传统的取样中取样器不具备摄像功能，取样人员在取样过程中通常是根据自身的知识或测量仪器等具有声音的设备对海底的深度进行判断，使用这种方法虽然可以对一些地质构造较为复杂的地区进行采样，也可以对一些特定的目标区域进行采样，但是在采样过程中不可避免地会因操作不当导致采样器出现不同程度的损坏。由于CCD技术具有一定的可视性，在采样过程中可以避免不可控盲采事件的发生，可以清楚地看见采样点的位置和原始样本的附存情况，对采样过程中海底出现的动静也能够观察清楚。对于海底表层难以进行取样的物质不需要取样，可以通过视频拍摄的方式观察，从而精确判定它的地质类型。当研究人员需要获得深度的海底样品时，可以通过拍摄的视频操控取样器，有效提高海底作业的
效率。
2.3CCD技术在水准点联测中的应用
CCD器件上具有电子水准仪，可以对水准点进行测量。电子水准仪是在自动安平水准仪的基础上发展的，这种水准仪上面具有条码标尺，在测量过程中可以将望远镜对准条码标尺。标尺的条码具有两方面的作用，一方面可以通过分光镜在光电传感仪上成像，另一方面可以在望远镜分化板上成像，通过对这些形成图像进行处理，可以自动给出标尺的读数，最后实现自动测量。
2.4CCD技术在潮水测量中的应用
CCD技术可以对潮水进行测量，主要方法是在水中竖立特制水尺，在海岸边固定光学测量仪器，定时对水尺和海面图像进行摄像，使用自动识别的功能可以对海面上的水尺位置进行判别，从而得到出水位。在测量过程中采用的水尺和电子水准仪的条码不同，主要是为了清楚地识别测量图像。使用这种技术关键是对水尺和水面进行识别，对水尺的识别属于静态图形的识别，主要是对尺码图形的迅速识别，然后得出码单元的像素值。而水面识别属于动态识别，通过水面和水尺的灰度差识别多种图像。
3结论
在海洋测量中，由于受到不同使用环境和检测目标的影响，测量图像在处理过程中也会有所不同，CCD技术可以对各种测量图像自行处理，来获取图像的特征和需要的要素。现阶段大多数的CCD技术在测量过程中可用来监视水中的各种动态，人眼直接对各种图像进行监视，来辅助测量工作的实施，但获取的信息是的一定限制的。在侧量过程中还需要根据实践经验来完善这种技术，使其能够满足全天候连续作业的要求，在以后的测量中发挥更好的作用。
参考文献
光电成像技术篇5
LCoS背投的工作原理
当前国内外大屏幕显示技术主要包括：基于显像管技术的CRt投影；基于等离子体发光技术的pDp和LCD以及新兴的LCoS和DLp投影技术。表1为不同投影技术性能对比表。LCoS（LiquidCrystalonSilicon）称为硅基液晶，采用反射式液晶与CmoS半导体技术。主要应用在计算机背投显示屏、背投电视机和家庭影院、高清晰度电视墙、前投影机和数码电影院等。CRt投影由于其本身固有的缺点将被逐渐淘汰。LCoS投影使用很小尺寸的成像器，通过光学放大系统在大的显示屏幕上间接成像。过去五年内，各发达国家和地区对此技术的研究和生产均有很大投入，此技术已开始用于前投影和背投电视机。
1.LCoS背投影电视机组成
(1)光学引擎（简称光机）是整机的核心部件。它在背投电视机中的作用相当于普通CRt电视中的显像管，但比显像管的技术和价值高无数倍，两者不是同一档次。
(2)光机支架由金属钣金件构成，用于在机箱内支撑和调节光机的位置。在背投电视机出厂前已调整固定好。
(3)机箱由底座、前面板、屏幕框、后上壳及后下盖组成。
(4)反射镜是高反射率宽光谱前表面镜，起着改变光路方向、减薄机箱厚度的作用。
(5)屏幕是LCoS专用的高对比度防眩光双层精密纯平屏幕，其节距约0.1mm，比普通电脑显示屏或CRt背投屏（包抱HiD背投）更精细。材料为专用特殊光塑料。
2.光机原理
图1为光机及光路原理图，图2为光机工作原理图。表2为光机内部部件。由投影灯发出的白光经过UV/iR滤热滤除有害的红外光和紫外光，再经过整形使光斑的大小和尺寸与LCoS芯片的尺寸一致，偏振转换将光转换为同样的偏振光以提高光利用率，分色光组将光分为红绿蓝三种色光，三束色光分别经过各自的起偏器后进入LCoS成像器，成像后经检偏器后输出三基色图像，经RGB合光合成为彩色图像到投射镜头投射到屏幕上。可以看出，LCoS背投的核心部件——光机实际是一台高级的光学仪器。
3.LCoS芯片成像原理
LCoS芯片如图3所示，其成像原理如图4所示。
图3a为3片LCoS液晶成像器之一，每片上有约150万像素；图3b为LCoS硅基板的电子显微镜放大图，每个方格代表1个像素（实物为0.01mm见方），可以看到像素间的间隔很小，所以在屏幕上图像非常细腻，绝对看不到网格或扫描线。
液晶具有部分晶体特性，会对入射光表现出晶体特有的各向异性，故在液晶显示器件中几乎都需要使用偏振光束工作，LCoS也不例外。在LCoS光学引擎中选用的光源发出的光为自然光，需要将此自然光经起偏器转化为偏振光。而偏振光又可以用两个振动方向相互垂直、相位有关联的线偏振光来描述。在LCoS光学引擎中选用了pBS（polarizationBeamSpliter，偏振分束器），它可以将S偏振光（垂直入射线平面）反射，让p偏振光（平行入射线平面）通过，参看图4。
光电成像技术篇6
关键词：视频监控系统；彩转黑摄像机；红外线
中图分类号：tp23
1红外线及红外摄像技术
光是一种电子磁波，其波长范围为1纳米（1nm=10-9m）至1毫米（1mm=10-3m），人眼可以看见的光称为可见光。可见光的波长范围为380nm-780nm，可见光波长由长至短可分成红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种，波长比紫光短的看不见的光称为紫外光，波长比红光长的看不见的光称为红外光。
红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术两种。被动红外摄像技术是利用所有物体在绝对零度以上都有红外光发射的原理。由于人体和发热体发出的红外光较强，其它非发热物体发出的红光很微弱，因此，利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高且环境摄像效果差，在一般企业级应用不多。
主动红外摄像技术是利用半导体固体发光（LeD）或红外线灯或热辐射红外灯人为产生红外辐射，发出人眼看不见的红外光去照射景物和环境，利用普通低照度CCD去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能
2红外线和黑白CCD
在实际应用中，我们发现黑白摄像机比彩色摄像机具有更高的灵敏度，可以在较暗的环境里获得不错的图像，特别在有红外光源配合使用时更是可以做到0LUX（可见光）。
由于黑白CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明也可使CCD图像传感器清晰地成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。
普通CCD黑白摄像机可以感受光的光谱特性如图3所示。
由图可见，黑白CCD它不仅能感受可见光，而且可感受波长大于760nm至400μm红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机、配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。
3红外灯的分类及产品特点
红外灯按红外光辐射机理分为半导体固体发光（LeD）和红外线灯或热辐射红外灯两类。
3.1热辐射红外灯的原理与特点。物体在温度较低时产生的热辐射都是红外光。当加热到500℃以上时，才会产生暗红色的可见光，随着温度的上升，光变得更亮更白。在热辐射光源中，通过加热灯丝来保证辐射不断的进行。辐射体在不同温度时，辐射出的峰值波长是不同的，其光谱能量的分布也是不同的。根据上述原理，热辐射红外灯，其红外光成分可达92%。功率可达到375w，使用寿命可达2000-5000d小时，辐射角可达60-80°。红外灯发射的红外光谱范围很宽，波长在800-2500nm之间，这与普通黑白摄像机感受的宽光谱范围相一致。
3.2LeD红外灯的特点。光谱功率分布比较集中的窄带分布，其中心波长为830-950nm，半峰带宽约为40nm，满足一般CCD黑白摄像机可感受范围。它的最大优点是可以完全无“红暴”。LeD红外灯因其成本造价低，成为目前使用最多的红外产品，其使用寿命一般为6000小时。
4监控摄像头加装红外灯的技术方案
红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩，供电电源等成套性。
考虑系统设备的成套性时要特别注意以下几个问题：
4.1加装对象必须是黑白摄像机或日夜两用型摄像机。黑白摄像机采用的CCD传感器有很宽的感光光谱范围，利用辅助红外灯照明就可在CCD传感器上清晰的成像，日夜两用型摄像机采用两个CCD进行切换或者采用一个CCD传感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯泡照射摄像。
4.2要求红外灯与摄像机CCD尺寸规格要协调。目前市场上的CCD摄像机规格有1/2，1/3，1/4，如果红外灯标称的有效距离是在1/2摄像机条件下试验的，这时如使用1/3摄像机或1/4摄像机有效距离就一定受影响，因为l/3摄像机的光通量只有1/2摄像机光通量的44%。因此针对不同CCD尺寸建议选配相应有效距离的红外灯。
4.3电源供电。红外灯对工作电流影响非常敏感，在距离较远的多个红外灯同时采用DC12V集中供电时，由于电路衰减可造成各红外灯供电电压高低不一致，影响发射功率，导致红外分布不均匀红外成像质量不高，因此在条件许可的情况下，尽量采用aC220V供电为宜。
5红外灯的安装调试
5.1摄像机设置为自动电子快门、自动增益控制等参数，以适应昼夜照度的变化。
5.2应尽量避免红外摄像机视场内有全黑色物体、空旷处、水等容易吸收红外光线的物体，如果红外线光被吸收或减弱，将会大大削弱红外线的反射与摄像机的效果。
5.3考虑被摄像景物的反光程度。红外线具有与可见光相同的反射、折射等特性，故在目标景物周围没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量。
5.4红外线灯不可直接面对摄像机，摄像机所见的红外光线如同人类看到的日光一样，会使影像出现反白现象。
5.5红外线灯不一定与摄像机安装在同一位置，若摄像机离被照物体远可考虑将红外线灯安装在两者之间。同位置安装最佳方式是红外线灯与摄像机上下重叠架设。
5.6红外线灯安装高度不应超过4米，太高会影响光线的反射率。角度应由上向下俯角20度为佳，仰角过大反射率降低。
5.7必须保障红外线灯的工作指标，红外线灯的供电电源功率必须高于红外灯本身的工作功率
6总结
随着经济的飞速发展，视频监控技术在工作生活中应用越来越广泛，视频监控也由原来的事后追朔朝着事前防范的功能转变。
本文结合目前企业监控系统的现状，提出了基于黑白摄像机或日夜两用型摄像机加装红外灯改造方案，最大化的利用了原有的监控设备进行了技术改造升级，实现全天候的视频监控。
参考文献：
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[3]田芊，廖延彪，孙利群.工程光学[m].北京：清华大学出版社，2007.
光电成像技术篇7
【关键词】医学影像技术
医学影像技术主要是应用工程学的概念及方法,并基于工程学原理发展起来的一种技术,其实医学影像技术还是医学物理的重要组成部分,它是用物理学的概念和方法及物理原理发展起来的先进技术手段。医学影像信息包括传统X线、Ct、mRi、超声、同位素、电子内窥镜和手术摄影等影像信息。它们是窥测人体内部各组织,脏器的形态,功能及诊断疾病的重要方法。随着医疗卫生事业的发展,以胶片为主要方式的显示、存储、传递X-ray摄像技术已不能满足临床诊断和治疗发展的需求,医疗设备的数字化要求日益强烈,全数字化放射学、图像导引和远程放射医学将是放射医学影像发展的必然趋势。
1传统摄影技术在摸索中进行
1.1计算机X线摄影
X射线是发展最早的图像装置。它在医学上的应用使医生能观察到人体内部结构,这为医生进行疾病诊断提供了重要的信息。在1895年后的几十年中,X射线摄影技术有不少的发展,包括使用影像增强管、增感屏、旋转阳极X射线管及断层摄影等。但是,由于这种常规X射线成像技术是将三维人体结构显示在二维平面上,加之其对软组织的诊断能力差,使整个成像系统的性能受到限制。从50年代开始,医学成像技术进入一个革命性的发展时期,新的成像系统相继出现。70年代早期,由于计算机断层技术的出现使飞速发展的医学成像技术达到了一个高峰。到整个80年代,除了X射线以外,超声、磁共振、单光子、正电子等的断层成像技术和系统大量出现。这些方法各有所长,互相补充,能为医生做出确切诊断,提供愈来愈详细和精确的信息。在医院全部图像中X射线图像占80%,是目前医院图像的主要来源。在本世纪50年代以前,X射线机的结构简单,图像分辨率也较低。在50年代以后,分辨率与清晰度得到了改善,而病人受照射剂量却减小了。时至今日,各种专用X射线机不断出现,X光电视设备正在逐步代替常规的X射线透视设备,它既减轻了医务人员的劳动强度,降低了病人的X线剂量;又为数字图像处理技术的应用创造了条件。随着计算机的发展数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影现阶段,用于数字摄影的探测系统有以下几种:(1)存储荧光体增感屏[计算机X射线摄影系统(computerRadiography.CR)]。
(2)硒鼓探测器。(3)以电荷耦合技术(chargeCoupledDerices.CCD)为基础的探测器。(4)平板探测器(FlatpanelDetector)a:直接转换(非晶体硒)b:非直接转换(闪烁晶体)。这些系统实现了自动化、遥控化和明室化,减少了操作者的辐射损伤。
1.2X-Ct
Ct的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破,因为他标志了医学影像设备与计算机相结合的里程碑。这种技术有两种模式,一种是所谓“先到断层成像”(Fat),另一种模式是“光子迁移成像”(pmi)。
1.3磁共振成像
核磁共振成像,现称为磁共振成像。它无放射线损害,无骨性伪影,能多方面、多参数成像,有高度的软组织分辨能力,不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。
1.4数字减影血管造影
它是利用计算机系统将造影部位注射造影剂的透视影像转换成数字形式贮存于记忆盘中,称作蒙片。然后将注入造影剂后的造影区的透视影像也转换成数字,并减去蒙片的数字,将剩余数字再转换成图像,即成为除去了注射造影剂前透视图像上所见的骨骼和软组织影像,剩下的只是清晰的纯血管造影像。
2数字化摄影技术
数字X射线摄影的成像技术包括成像板技术、平行板检测技术和采用电荷耦合器或CmoS器件以及线扫描等技术。成像板技术是代替传统的胶片增感屏来照相,然后记录于胶片的一种方法。平行板检测技术又可分为直接和间接两种结构类型。直接Fpt结构主要是由非品硒和薄膜半导体阵列构成的平板检测器。间接Fpt结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非品硅层在加tFt阵列构成的平板检测器。电荷耦合器或CmoS器件以及线扫描等技术结构上包括可见光转换屏,光学系统和CCD或CmoS。
3成像的快捷阅读
由于成像方法的改进,除了在成像质量方面有明显提高外,图像数量也急剧增加。例如随着多层Ct的问世,每次Ct检查的图像可多达千幅以上,因此,无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的动态信息。这时在显示器上进行的“软阅读”正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像,就X线摄影而言这种阅读方式能充分利用数字影像大得多的动态范围,获取丰富的诊断信息。
4paCS的广阔发展空间
随着计算机和网络技术的飞速发展,现有医学影像设备延续了几十年的数据采集和成像方式,已经远远无法满足现代医学的发展和临床医生的需求。paCS系统应运而生。paCS系统是图像的存储、传输和通讯系统,主要应用于医学影像图像和病人信息的实时采集、处理、存储、传输,并且可以与医院的医院信息管理系统放射信息管理系统等系统相连,实现整个医院的无胶片化、无纸化和资源共享,还可以利用网络技术实现远程会诊,或国际间的信息交流。paCS系统的产生标志着网络影像学和无胶片时代的到来。完整的paCS系统应包含影像采集系统,数据的存储、管理,数据传输系统,影像的分析和处理系统。数据采集系统是整个paCS系统的核心,是决定系统质量的关键部分,可将各种不同成像系统生成的图象采入计算机网络。由于医学图像的数据量非常大,数据存储方法的选择至关重要。光盘塔、磁带库、磁盘陈列等都是目前较好的存储方法。数据传输主要用于院内的急救、会诊,还有可以通过互联网、微波等技术,以数据的远距离传输,实现远程诊断。影像的分析和处理系统是临床医生、放射科医生直接使用的工具,它的功能和质量对于医生利用临床影像资源的效率起了决定作用。综上所述,paCS技术可分为三个阶段,(1)用户查找数据库;(2)数据查找设备;(3)图像信息与文本信息主动寻找用户。
5技术----分子影像
随着医学影像技术的飞速发展,在今天已具有显微分辨能力,其可视范围已扩展至细胞、分子水平,从而改变了传统医学影像学只能显示解剖学及病理学改变的形态显像能力。由于与分子生物学等基础学科相互交叉融合,奠定了分子影像学的物质基础。weissleder氏于1999年提出了分子影像学的概念:活体状态下在细胞及分子水平应用影像学对生物过程进行定性和定量研究。
分子成像的出现,为新的医学影像时代到来带来曙光。基因表达、治疗则为彻底治愈某些疾病提供可能,因此目前全世界都在致力于研究、开创分子影像与基因治疗,这就是21世纪的影像学。新的医学影像的观察要超出目前的解剖学、病理学概念,要深入到组织的分子、原子中去。其关键是借助神奇的探针--即分子探针。到目前为止,分子影像学的成像技术主要包括mRi、核医学及光学成像技术。一些有识之士认为;由于诊治兼备的介入放射学已深入至分子生物学的层面,因此,分子影像学应包括分子水平的介入放射学研究。
6学科的交叉结合
交叉学科、边缘学科是当今科学发展的趋势。影像技术学最邻近的学科应为影像诊断学。前者致力于解决信息的获取、存储、传输、管理及研发新的技术方法;后者则将信息与知识、经验结合,着重于信息的内容,根据影像做出正常解剖结构的辨认及病变的诊断。两者相辅相成,互为依托。所以,影像技术学的发展离不开影像诊断学更密切地沟通与结合将为提高、拓展原有成像方式及开辟新的成像方式做出有益的贡献。医用影像诊断装置用于详细地观察人体内部各器官的结构,找出病灶的位置毫克大小,有的还可以进行器
官功能的判断。还有医用影像诊断装备情况,已成了衡量医院现代化水平的标志。
7浅谈医学影像技术的下一个热点
医疗保健事业在经济上的窘迫使得90年代以来,成为一个没有大规模推广一种新的影像技术的、相对沉寂的时期,延续了一些现有影像技术的发展,使得他们中至今还没有一种影像技术能对影像学产生巨大的影响。随着科技的发展,最近逐渐发展起来的一批有希望的影像技术。如:磁共振谱(mRS),正电子发射成像(pet)单光子发射成像(SpeCt),阻抗成像(eit)和光学成像(oCt或nRi)。他们有可能很快成为大规模应用的影像技术,将为脑、肺、及其他部位的成像提供新的信息。
7.1磁源成像
人体体内细胞膜内外的离子运动可形成生物电流。这种生物电流可产生磁现象,检测心脏或脑的生物电流产生的磁场可以得到心磁图或脑磁图。这类磁现象可反映出电子活动发生的深度,携带有人体组织和器官的大量信息。
7.2pet和SpeCt
单光子发射成像(SpeCt)和正电子成像(pet)是核医学的两种Ct技术。由于它们都是接受病人体内发射的射线成像,故统称为发射型计算机断层成像(eCt)。eCt依据核医学的放射性示踪原理进行体内诊断,要在人体中使用放射性核素。eCt存在的主要问题是空间分辨率低。最近的技术发展可能促进推广eCt的应用。
7.3阻抗成像(eit)
eit是通过对人体加电压,测量在电极间流动的电流,得到组织电导率变化的图像。目的在于形成对体内某点阻抗的估计。这种技术的优点是,所采用的电流对人体是无害的,因而对成像对象无任何限制。这种技术的时间分辨率很好,因而可连续监测实际的应用,已实现以视频帧速的医用eit的实验样机。
7.4光学成像(otC或niR)
近期的一些实质性的进展表明,光学成像有可能在最近几年内发展成为一种能真正用于临床的影像设备。它的优点是:光波长的辐射是非离子化的,因而对人体是无伤害的,可重复曝光;它们可区分那些在光波长下具有不同吸收与散射,但不能由其它技术识别的软组织;天然色团所特有的吸收使得能够获得功能信息。它正在开辟它的临床领域。
7.5mRS
光电成像技术篇8
我们现在的电视，显示的都是平面图像，电视画面是二维的。而所谓的立体电视则不同，立体电视可以传送立体影像信息，所以，立体电视又称三维电视。立体电视的优点是很明显的，由于画面是立体的，观众可以全方位地选择自己的观看角度。这一点在电视购物中效果最明显，观众可以从各个角度来观摩商品，甚至“触摸”它。推而广之，这种电视也有望在医疗卫生、科教文化等多个领域得到应用。
立体电视可以通过多种技术实现，利用的是人眼的立体视觉特性。人类在观看周围世界时，不仅能看到物体的宽度和高度，而且能知道它们的深度，能判断自己与物体之间的距离。这种三维视觉特性产生的主要原因是：人们通常总是用双眼同时观看，这两只眼睛在看一定距离的物体时，所接看到的图像是不同的。当人分别用左眼和右眼轮流注视同一物体时，会产生图像移位的感觉，这就叫视差。因而大脑通过眼球的运动、调整，综合了这两幅图像的信息，产生立体感。另一方面，即使人用一只眼睛来观看，同样能判断物体的深度和距离，这种立体感主要是通过长期观察所积累的经验获得的，因为靠着光线明暗、物体相对尺寸、清晰程度、运动速度等等信息，大脑可以进行判断，以获得立体感。
在立体电视的整套系统中，立体摄像机就具有人的两只眼睛的功能，它有两个镜头和两个摄像器件，好比是人的两只眼睛摄取图像，这两个镜头拍摄的两套图像的视差要与人眼的视差相同。而且，两套图像信号需用两个通路传送到电视机。立体电视的显示屏分别显示左右两个图像，并确保左眼只能看见左眼图像，右眼只能看见右眼图像。这样立体电视才能利用眼睛的视差特性，给人眼制造立体感觉。重现立体影像的主要技术方式有：色分法、光分法、时分法和全息技术等。
色分法又叫补色法，在电视荧屏上，用互补的两种颜色分别显示出供左、右两眼分看的图像。例如送到左眼的图像只有品红色，送到右眼的图像只有绿色，观看时要戴有色眼镜，使左眼只能看见晶红色图像，右眼只能看见绿色图像，在大脑中融合成一个彩色立体图像。用这类色分法传送立体电视图像信号时，可以在一个电视频道内传送一套立体电视节目。
所谓光分法，就是用不同偏振方向的两种偏振光投射出两套图像，分别供左、右两眼观看。而人在观看时，戴上一副选择不同偏振光的眼镜，使两眼分别看到各自所需的图像。显示器也需要特殊设计，需要在荧光屏、或者电视投影管之前加上偏振光极化板，在需要戴眼镜来观看的立体电视中，这种技术实现的立体画面效果更好：但缺点是，观看时不能歪头，因为一歪头就会改变偏振眼镜的方向，从而破坏其使用效果。
时分法就是将一对视差信号轮流显现在屏幕上，让两眼分时观看而获得立体感觉。这项技术以一定频率交替传送左右眼图像，显示屏上轮流显示左右两眼的图像，观看者需通过同步快门观看器(也是一种立体眼镜)来观看。这种眼镜一般是用液晶材料，这种眼镜设有开关，开关频率与显示屏同步，当给左眼看的图像出现时，左眼的液晶透光，而右眼的液晶则不透光，当给右眼看的图像出现时，那么只有右眼的液晶透光，而左眼的则不透光。这样，左右眼都只能看见眼镜所选择后的图像。如此周而复始，由于图像出现的速度快于人眼视觉暂留的速度，人的大脑就会形成连续视觉，从而产生立体感。
最令人激动的立体电视技术是全息法。这是一种采用全息摄像的三维立体电视技术。前三种观看立体电视都需要戴眼镜，给人以不自然的感觉，而全息法则突破了这种限制。观看全息技术的立体电视根本不需要眼镜。之所以能够如此，是因为全息技术突破了在二维平面上传送信息的模式，从根本上实现了技术突破，其显示屏不再是一个“屏”，而是一个能够制造立体光影的设备。
在电影《星球大战》中，艺术家们已经为人们想象出了这种设备的使用场景：一打开，就会有一个栩栩如生的立体影像浮现在人的面前。当然了，全息技术是很复杂的，在全息立体电视的背后，靠的是全息摄像技术，摄像机把立体画面拍摄下来，经过信号传送，通过全息设备把立体影像显现到人们面前，人们就可以从各个角度来欣赏，无论是上下、左右还是前后，人们可以全方位观看。
全息式立体电视令人神往，现在尚处于研究阶段。美国得克萨斯大学的科学家哈罗德正在研究这种全息技术的立体电视。他把立体显示屏当成是这个项目最大的难题之一。他在这方面的思路是，用一层一层的液晶板叠加起来，利用电信号控制其通透光的特性，从而形成立体影像。有专家估计，他的技术可能首先会应用于核磁共振的全息成像过程。
光电成像技术篇9
关键词：立体影像技术；立体效果；数学模型；视觉成像原理
立体影像技术的应用给人们带来了全新的视觉感受和艺术体验。它是通过摄像机拍摄或计算机制作，然后再投影到电子屏、全息膜等显示设备上展示给观众，拍摄和呈现是一个几何光学模型。在该模型中，摄像机参数、观众的物理参数和生理信息等多种变量会影响最终立体效果的质量，其中一个比较重要的变量就是观众观看立体场景中的视角差。
1文献综述
立体影像技术从诞生到今已有数百年。Charleswheatstone于1838年首次提出了立体视觉的视觉成像原理；而Howard，i.p.把立体视觉定义为双眼获得视觉信息以后对深度和三维空间的感知。之后，Charleswheatstone又提出了双目视觉立体成像原理，并利用该原理制作了立体图像和立体镜。在立体镜中，观察者左眼和右眼分别看到不同的图像，大脑将2个图像合成到一起就会形成立体图像。尽管当时的设备比较简陋，但双目成像原理为立体影像技术的发展奠定了基础。随着影视技术的发展，胶片电影被发明出来之后，人们开始通过各种方式拍摄立体电影，其中，最常见的就是基于双目立体成像原理——使用2台摄像机模拟人眼，拍摄同一个物体或场景，最后将得到的2张画面进行合成，得到成片。观众观看时，可以运用不同的技术让不同的画面进入左右眼，经过观众大脑处理以后形成立体视觉。20世纪50年代，彩色电视机投入使用，互补色3D分像电视技术被普遍应用于制作立体影像。该3D成像技术的基本应用方法是，拍摄时，使用2台摄像机，在摄像机镜头前加滤光镜拍摄同一个物体或场景。观众从彩色电视机的屏幕观看时，戴上滤光镜，就可以让左右眼分别看到不同颜色的图像，从而获得立体图像。互补色3D分像电视技术兼容性比较好，所以，刚开始投入使用时，曾被大范围普及。但是，使用滤光镜会使拍摄得到的图像色彩信息损失比较大，观众在观看时获得画面失真严重，并且容易感觉不适。20世纪70年代，另一种时分式立体电视技术得到了迅速发展。该技术利用彩色电视信号的奇场和偶场进行立体电视信号的编码，在显示图像时交替显示左右眼2个图像，通过红外控制开关控制液晶眼镜的开闭，让左右眼分别获取不同的图像。随着液晶技术和光栅技术的发展，当代的立体影像技术主要分为裸眼立体影像技术和偏光式立体影像技术2种。裸眼立体影像技术是指，观察者不需要佩戴任何设备，直接用肉眼就可以观察到显示设备上场景和物体的3D效果技术。由于不需要观看者佩戴设备，它深受观众的喜爱。但是，由于其需要特殊的显示设备，使用特定立体显示技术，所播放或展示的图像都需要进行特殊制作，因此，裸眼立体影像技术的成本比较高。在裸眼立体显示技术中，使用最多的有多透镜、视差光栅、体三维显示、全息投影和光场显示技术。1985年，ReinhardBoerner第一次使用多透镜来显示立体平面。19世纪90年代，Segaam3制造出单人3D裸眼显示器的雏形。如今，裸眼立体影像技术的进一步研究与开发主要在欧洲和日本。受成本、视角等因素的限制，裸眼立体影像技术主要用于商用大屏幕显示。偏光式立体影像技术则需要观看者佩戴偏光眼镜，但是，其色彩丰富，立体感较强，所以，在当今的电影、展览等行业十分流行。在展示立体图像时，2张不同的图片重叠放映在同一个屏幕上，或者通过偏光滤光镜到达观看者的双眼。这种立体影像技术成本低廉，被广泛普及。
2立体效果数学模型的建立
为了建立有立体效果的整体数学模型，需要为拍摄过程和呈现过程分别建立数学模型，再通过拍摄和呈现过程中的共有变量连接2个模型，从而得到融合了拍摄和呈现过程的关于立体效果的数学模型。2.1呈现过程双目立体成像几何关系如图1所示。由几何相似关系可以得到：2.2拍摄过程设δ为相机的容许弥散圆直径，F为镜头光圈值，f为镜头焦距，L为对焦距离，D1为后景深，D2为前景深，η为显示立体图像时的放大倍数，2.3连接呈现和拍摄过程由于双眼接收左右2个不同的立体图像，所以，拍摄时也需要使用2台摄像机来拍摄同一物体或场景，从而得到一组立体图像对，最终合成为1个立体图像。设Lcamera为2个摄像机的相机间距，则可以定义式（14）中：Lmax为观看的场景中最远点到屏幕的距离；Lmin为观看的场景中最近点到屏幕的距离；k为同一像点在左右2幅图像中的像素差。
3结论
光电成像技术篇10
在胶片时代防抖技术出现之前，摄影者都是按照镜头焦距端的倒数来设置快门速度，以保证照片不会因震动而发虚。即使用200mm焦距端拍摄，快门速度也不可低于1/200s或1/250s，这样才能保证成像清晰。这是因为摄影者在手持相机拍摄时，手部会产生轻微的抖动，且呼吸引起的胸廓运动也会导致相机抖动，在慢速的曝光过程中将导致成像模糊。早年间，摄影学校在传授摄影防抖技巧时，老师都教学生在拍摄时应尽量寻找身体可依靠的物体（树、墙体等），在按下快门之前，上臂夹紧胸廓且屏住呼吸，再进行拍摄，这便是早期的“人体防抖”。但此种防抖的技巧仅有系统学习过摄影知识的摄影师、高端摄影发烧友才能通晓，普通大众知之甚少。直到20世纪90年代，尼康发明了光学镜头防抖技术后才将真正的防抖技术带给了更多的摄影者。紧接着，佳能将此种光学防抖技术率先加入到单反相机的镜头中，为广大摄影爱好者带来福音。而这之后，包括尼康和佳能在内的镜头厂商（腾龙、适马）也将光学防抖技术加入到更多的单反镜头中，防抖功能成为镜头销售策略中的极为重要的宣传点。
到了21世纪初，数码相机开始大量出现，光学防抖技术出现了一个分水岭，以美能达、宾得、奥林巴斯和理光为代表的相机厂商研发了CCD位移式防抖。由于此防抖方式与镜头防抖均是在成像光路中实现防抖，因此统称为光学防抖。而很多以电子技术起家的厂商（富士、卡西欧等）则主要是依靠影像算法消除抖动给画面带来的负面因素，即电子防抖和数码防抖。其中，索尼在收购了美能达获取了其相机技术后，在a系列数码单反相机中加入了CCD位移式防抖技术，而三星在与宾得进行合作后，也同样在自家的产品中加入了类似的防抖功能。另外，在镜头的防抖传感器等电子设备日益普及后，索尼和三星也研发了自家的镜头防抖技术。时至今日，防抖技术也在不断发展和完善之中，目前最新的硬件防抖技术有尼康VRii代、奥林巴斯的五轴防抖以及索尼的一体化防抖技术，而以软件技术著称的微软也研发了视频防抖技术（软件防抖）。
镜头防抖
镜头防抖技术通过防抖镜片组的位移来缓解手持造成的抖动，在带有光学防抖功能的镜头当中，通过镜头内置的陀螺仪精确感应到相机运动，之后再通过镜头内部电磁元件驱动镜片进行反向位移，从而最大程度地抵消抖动引起的图像模糊，加强了手持拍摄的稳定性。
最早的镜头防抖技术（VR）是在1994由尼康发明的，首款应用该技术的机型是尼康Zoom700VR（北美型号为Zoomtouch105VR），这是一款便携的“傻瓜机”，凭借这一特性它成为当时便携相机中的热点产品。虽然其镜头品质和防抖效果较出色，但该相机的售价偏高，所以市场反响不大，此后尼康也并未继续生产带有防抖功能的傻瓜相机。在尼康还未将此种防抖技术应用于单反镜头之时，佳能公司于1995年率先在单反相机的镜头中加入了iS（imageStabilizer）图像稳定系统。目前代表性的镜头防抖技术有尼康VR（VibrationReduction）ii代、佳能iS（imageStabilizer）、索尼的oSS（opticalStabilizedSystem）、松下meGao.i.S.（meGaopticalimageStabilizer）和三星的oiS等。
这些防抖技术利用防抖镜片组偏移来消除抖动的影像，防抖系统分为检测单元、补偿振动镜片组和驱动控制单元3个部分，可以有效防止手部震动引起的轻微抖动，相当于提高了3档左右的快门速度，尤其在使用长焦拍摄时该技术拥有更好的实用价值。其中早期的VR和iS防抖功能可实现降低约2～3档快门速度的效果，而最新的尼康VRii代防抖技术将此效果提升至约降低4档快门速度。即使用200mm端焦距拍摄，快门速度也可降至约1/30s。
目前这种镜头防抖技术较为成熟，事实上防抖镜头组中只有一块较小可移动的镜片或镜片组。其占用的空间小，耗费的电量也较小，效果也比较出色，而且通常速度很快。但是，此种防抖技术也存在一定问题，可移动的防抖镜片在位移后，会导致影像部分位置的像差加重，一定程度上牺牲了影像的分辨率。简而言之，就是以一定的像差代替了影像的模糊，事实上是在分辨率适当减低与整体影像模糊二者之中择其轻者。因此，在很多以提高成像质量为主要诉求的定焦镜头中并未采用镜头防抖技术，而在变焦比超过2～3倍的变焦镜头以及高放大倍率的远摄定焦/变焦镜头中却很常见。
机身防抖
与镜头防抖技术不同，机身防抖技术是将影像传感器安置在可进行上下左右平移的支架上，再由陀螺仪传感器感应相机位移的方向和幅度，并将数据传输给处理器计算出可抵消抖动的位移量和方向，再通过电磁元件对影像传感器进行反向位移，以实现防抖的功能。因此，该防抖技术被称为机身防抖。由于该防抖技术也是在成像光路中实现的，因此也被划为光学防抖这一大类中。机身防抖技术的代表有柯尼卡美能达aS系统（anti-Shake）、宾得SR（ShakeReduction）、理光CCD防抖技术、索尼SuperSteadyShot（收购美能达的技术后）以及奥林巴斯五轴防抖等。与镜头防抖相比，机身防抖在结构设计上避免了光学镜片位移所产生的球差等像差，但是也需要对应镜头能够提供更大的成像像场，以便于传感器实现较大的位移量。
机身防抖出现后，当时采用此种防抖技术的厂商都如此宣传该技术优点：无论胶片还是数码时代的镜头通过机身防抖都可实现防抖效果，且原厂和副厂的镜头都可实现；镜头中由于无防抖系统，因此购置的成本更低；无镜片需要位移，因此镜头的成像质量更加有保障。但是，机身防抖的效果要弱于镜头防抖；机身配备防抖技术后，售价较高；机身防抖部件的加工精度高，存在一定的个体差异。
在2012年2月的Cp+展会上，奥林巴斯推出了具备五轴防抖功能的e-m5，在传统的机身防抖技术上进行了提升。普通机身防抖系统在运作时，影像传感器只能做上、下、左、右的平行移动，后来宾得在机身防抖技术中添加了两个对角线方向的平移，但这都只是让影像传感器在焦平面的固定面进行位移。而奥林巴斯的五轴防抖功能可让影像传感器在水平和垂直轴上进行俯仰和摇摆（类似大画幅座机后组的俯仰和摇摆），还可使影像传感器在光轴上进行倾斜。对于实际拍摄来说，由于用户在实际按下快门时，相机的震动不仅是上下和左右平移，而是多种方向的混合震动。因此，五轴防抖系统更加全面地顾及了实际拍摄中的抖动情况。另外，该五轴防抖系统同样可用于视频拍摄中。与传统的镜头防抖和机身防抖相比，五轴防抖在视频拍摄中的防抖效果更为出色，即使在走动和小跑时也基本可达到与斯坦尼康稳定器（Steadicam）一般的效果，也就是说，五轴防抖犹如“内置的斯坦尼康”。目前，五轴防抖几乎是硬件防抖中最为先进的防抖技术。
电子防抖
除了光学防抖技术之外，防抖技术在发展过程中还出现过数码防抖和电子防抖两种类型。这两种防抖技术普遍存在于低端卡片数码相机中。其中，数码防抖技术主要通过硬性提升iSo感光度的方式来变相提高快门速度，以实现防抖要求，但这无疑会产生更多的影像噪点。部分厂商为解决这一问题，在设计时还加入了强力降噪功能，但这对影像清晰度会有一定的负面影响。因此，此种防抖方式如今已处于被淘汰的边缘。
电子防抖则是通过在影像处理器中添加独特的影像算法来实现防抖功能。采用此种防抖方式的数码相机，在拍摄时如果影像传感器捕捉到了模糊的影像，那么影像处理器会依据影像是否模糊以及模糊的程度，将模糊的单体像素进行相邻比较，对某些景物影像的边缘、线条和色彩的像素进行再处理，最终获得较清晰的影像。虽然此种防抖方式对影像噪点的控制较好，但在实际拍摄完成后用户需耗费一定时间进行影像防抖处理，而且其防抖的效果受制于景物的反差、色彩的变化等先天因素及像素算法的精确度等方面的影响，影像某些边缘和色彩的处理会较好，但也会有某些景物的细节存在模糊的现象，因此实际的效果并不太理想。目前，千元以上的卡片数码相机已摒弃了这两种防抖方式，普遍会采用光学防抖，而某些千元以下和国产品牌的卡片数码相机有的还在使用这些防抖方式。而目前大部分的手机摄像头也都会采用电子或数码防抖。
多张合成防抖
除了以上较成熟的硬件防抖技术和趋于淘汰边缘的软件防抖技术之外，数码相机中还出现了专为静态照片拍摄而设计的多张合成防抖技术。该技术是在光照强度较低的情况下，以较高的iSo感光度快速拍摄4～6张照片，再由相机的影像处理器进行影像合成，以期减少照片中的噪点。目前，索尼、佳能和三星的多款可换镜头数码相机（单反和微单数码相机）皆具备此种防抖技术。在实际应用效果上，该防抖方式可实现相当于降低约两档感光度的效果（影像噪点），而且影像的清晰度也有较好的保障。
视频防抖