计算摄像学专题第讲

计算摄像学专题第讲第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三第2页,共56页，2024年2月25日，星期天第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三第3页,共56页，2024年2月25日，星期天电磁波电磁辐射是物质的普遍属性：只要是本身温度大于绝对零度的物体都会发射电磁辐射研究电磁波对于我们了解物质的自然属性具有重要的意义通过电磁波我们获得改造自然的能力第4页,共56页，2024年2月25日，星期天电磁波理论麦克斯韦电磁理论波动方程粒子模型第5页,共56页，2024年2月25日，星期天电磁波谱电磁辐射分类：

γ伽马射线

X射线:

HX=硬X射线

SX=软X射线

紫外线:

EUV=极端紫外线

NUV=近紫外线

红外线:

NIR=近红外线

MIR=

中红外线

FIR=

远红外线

微波:

EHF=

极高频

SHF=

超高频

UHF=

特高频

无线电波:

VHF=

甚高频

HF=

高频

MF=

中频

LF=

低频

VLF=

甚低频

ULF=

特低频

ELF=

极低频第6页,共56页，2024年2月25日，星期天电磁波谱第7页,共56页，2024年2月25日，星期天大型轨道天文台计划是美国宇航局研制的4颗大型空间望远镜哈勃空间望远镜（可见光，近紫外，近红外）康普顿伽玛射线天文台（伽玛，硬X）钱德拉X射线天文台（软X射线）斯皮策空间望远镜（红外）第8页,共56页，2024年2月25日，星期天第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三第9页,共56页，2024年2月25日，星期天第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三伽玛射线1X射线2紫外、红外3第10页,共56页，2024年2月25日，星期天伽玛射线的产生伽玛射线是放射性同位素在发生核反应（衰变、裂变、聚变）时发出的一种高能射线第11页,共56页，2024年2月25日，星期天伽玛射线伽玛射线的穿透能力随物体厚度成指数衰减第12页,共56页，2024年2月25日，星期天伽玛射线伽玛射线在天文学中的应用第13页,共56页，2024年2月25日，星期天伽玛射线伽玛射线可用于安全检测第14页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线伦琴在1895年发现波长范围：0.006nm~10nm小于0.01nm的称超硬X射线大于0.01nm小于0.1nm的称硬X射线大于0.1nm内的称软X射线硬X射线与波长长的（低能量）伽马射线范围重叠，二者的区别在于辐射源，而不是波长：X射线光子产生于高能电子加速，伽马射线则来源于原子核衰变。第15页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线1901

伦琴(Roentgen) 发现X射线(1895)1914

劳厄（Laue） 晶体的X射线衍射1915

布拉格父子(Bragg) 分析晶体结构1917 巴克拉(Barkla) 发现元素的标识X射线1924

塞格巴恩(Siegbahn) X射线光谱学1927

康普顿(Compton等六人) 康普顿效应1936

德拜(Debye) 化学1946

马勒(Muller) 医学1964

霍奇金(Hodgkin) 化学1979

柯马克和豪森菲尔德（Cormack/Hounsfield）医学1981 塞格巴恩(Siegbahn) 物理第16页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线显微镜第17页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线的聚焦反射式：X射线反射镜材料：Si，Ge，

Crystal第18页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线的聚焦光纤式：毛细管X射线透镜第19页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线的聚焦衍射式：X射线波带板第20页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线的医学用途现代医学最常用作辅助检查方法之一透视摄片层析摄影第21页,共56页，2024年2月25日，星期天X射线层析摄影术（CT）计算成像技术的先驱1979年诺贝尔生理学或医学奖X射线以后，放射诊断学上最重要的成就第22页,共56页，2024年2月25日，星期天紫外线短波紫外线(UVC)：

200－280nm中波紫外线(UVB)：

280－320nm长波紫外线(UVA)：320－400nm医学：杀菌检测：荧光效应第23页,共56页，2024年2月25日，星期天近红外线体感交互设备：KinectLightcodingSpectrummultiplex第24页,共56页，2024年2月25日，星期天热成像仪大气窗口大气、烟云等吸收可见光和近红外线。对3000-5000nm和8000-14000nm的热红外线却是透明的第25页,共56页，2024年2月25日，星期天第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三第26页,共56页，2024年2月25日，星期天第十讲提纲电磁波理论和电磁波谱一非可见光波段二可见光波段三分光1抗混叠2畸变与校正3超分辨率重构4应用5第27页,共56页，2024年2月25日，星期天光栅分光--光栅方程第28页,共56页，2024年2月25日，星期天光栅分光根据光栅方程，不同波长的光在不同的处相干增强，实现分光。Echelle光栅使用两个正交布置的光栅实现高光谱分辨率的分光。第29页,共56页，2024年2月25日，星期天滤光片分光第30页,共56页，2024年2月25日，星期天多光照多光谱第31页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜分光色散棱镜的种类三角棱镜阿贝棱镜贝林-布洛卡棱镜阿米西棱镜分色棱镜第32页,共56页，2024年2月25日，星期天玻璃的折射率光学玻璃（BK7，Flint…）柯西色散公式第33页,共56页，2024年2月25日，星期天阿米西棱镜阿米西棱镜冕牌玻璃火石玻璃双阿米西棱镜两个阿米西棱镜对接第34页,共56页，2024年2月25日，星期天分色棱镜分色棱镜RGB相机AD-080GE第35页,共56页，2024年2月25日，星期天Mask系统原理示意图第36页,共56页，2024年2月25日，星期天混叠(CT)…CCDPrism第37页,共56页，2024年2月25日，星期天畸变虚像分析第38页,共56页，2024年2月25日，星期天KeystonedistortionKeystonedistortion拍摄平面式相机光轴没有垂直于平面不规则4边形畸变第39页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜产生的Keystone畸变产生机理棱镜的变换作用具有非线性的特点第40页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜的变换作用对小范围入射角度的光线是线性的可以用Homography映射来描述将直线应到直线，并保持交比保持直线间的平行性但直线间的夹角改变第41页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜的变换作用对变化较大的入射光线是非线性的同一点发出的光无法汇聚到同一点第42页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜的色散作用对单个点近似线性但波长与散射角度之间非线性第43页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜的色散作用台阶作用第44页,共56页，2024年2月25日，星期天Smiledistortion第45页,共56页，2024年2月25日，星期天棱镜畸变影响因素多，非常复杂，非线性如何解决：景深光圈后期校正第46页,共56页，2024年2月25日，星期天校正：波长标定偏移计算第47页,共56页，2024年2月25日，星期天校正：波长标定第48页,共56页，2024年2月25日，星期天校正：几何畸变校准第49页,共56页，2024年2月25日，星期天空间超分辨率空间维时间维光谱维第50页,共56页，2024年2月25日，星期天系统结构框图第51页,共56页，2024年2月25日，星期天双路采集棱镜分光蒙板采样多路分光计算采集第52页