光電成像技術(shù)Chapter9-電視型光電成像系統(tǒng)與特性分析

1、下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理1第八章第八章 電視型光電成像系統(tǒng)與特性分析電視型光電成像系統(tǒng)與特性分析下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理2電視型光電成像系統(tǒng)與特性分析電視型光電成像系統(tǒng)與特性分析 完整的電視型光電成像器件應(yīng)包含完整的電視型光電成像器件應(yīng)包含基本模塊基本模塊和和附加模塊附加模塊兩大部分。兩大部分。其中基本模塊包括其中基本模塊包括攝像機(jī)、發(fā)攝像機(jī)、發(fā)送系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和顯示器等；送系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和顯示器等；附加模塊包括附加模塊包括視頻視頻記錄、視頻處理等。記錄、視頻處理等。 基本工作原理：基本工作原理：接收端：用攝像機(jī)拍攝外界接收端：用攝像機(jī)拍攝外界景物，

2、由攝像成像器件的景物，由攝像成像器件的光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換作用將景物圖像作用將景物圖像信息按一定規(guī)律變換成相應(yīng)的電信號(hào)，并經(jīng)處理后信息按一定規(guī)律變換成相應(yīng)的電信號(hào)，并經(jīng)處理后通過無線電或有線信道傳送出去；通過無線電或有線信道傳送出去；接收端：通過接收端：通過接收機(jī)接收視頻信號(hào)，由顯示裝置的接收機(jī)接收視頻信號(hào)，由顯示裝置的電光轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換作用作用將視頻信號(hào)按對應(yīng)的空間關(guān)系重現(xiàn)原始景物圖像。將視頻信號(hào)按對應(yīng)的空間關(guān)系重現(xiàn)原始景物圖像。 微光像增強(qiáng)技術(shù)微光像增強(qiáng)技術(shù)+電視技術(shù)電視技術(shù)=微光電視技術(shù)微光電視技術(shù)。下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理3 電視系統(tǒng)的組成電視系統(tǒng)的組成：開路電視系統(tǒng)：

3、開路電視系統(tǒng)：電視系統(tǒng)借助發(fā)射電視系統(tǒng)借助發(fā)射端與接收端的天線，端與接收端的天線，傳送全電視信號(hào)高傳送全電視信號(hào)高頻電磁波。用于廣播頻電磁波。用于廣播電視和軍用微光電視電視和軍用微光電視系統(tǒng)。系統(tǒng)。閉路電視系統(tǒng)：閉路電視系統(tǒng)：電視系統(tǒng)直接用電纜或光纜作為視頻通電視系統(tǒng)直接用電纜或光纜作為視頻通道來傳送視頻信號(hào)。軍用微光電視多采用此類系統(tǒng)，該道來傳送視頻信號(hào)。軍用微光電視多采用此類系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)可靠、調(diào)整使用方便，保密性好。系統(tǒng)設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)可靠、調(diào)整使用方便，保密性好。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理4一、黑白圖像的傳送

4、原理一、黑白圖像的傳送原理1. 圖像的分解圖像的分解 電視圖像是二維平面圖像，由像素組成。黑白電電視圖像是二維平面圖像，由像素組成。黑白電視傳輸?shù)膱D像是只有亮度差異的像素集合，可表示為視傳輸?shù)膱D像是只有亮度差異的像素集合，可表示為空間和時(shí)間的函數(shù)：空間和時(shí)間的函數(shù)： 畫面像素?cái)?shù)目越多則電視圖像越逼真，但是像素畫面像素?cái)?shù)目越多則電視圖像越逼真，但是像素?cái)?shù)的增加受人眼分辨力以及視頻制式等因素的限制。數(shù)的增加受人眼分辨力以及視頻制式等因素的限制。由前面的知識(shí)基本工作原理可知：由前面的知識(shí)基本工作原理可知：被傳送的圖像分解被傳送的圖像分解成許多像素，并將其同時(shí)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再由信號(hào)通成許多像素，并將其

5、同時(shí)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再由信號(hào)通道傳送到接收端，在屏幕上轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，重現(xiàn)原始道傳送到接收端，在屏幕上轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，重現(xiàn)原始景物圖像。景物圖像。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理, ,Lf x y t下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理5 實(shí)際傳送：實(shí)際傳送：圖像信號(hào)（視頻信號(hào)）是每個(gè)像素在圖像信號(hào)（視頻信號(hào)）是每個(gè)像素在電子束掃描后形成的時(shí)間序列脈沖，因此是按時(shí)間順電子束掃描后形成的時(shí)間序列脈沖，因此是按時(shí)間順序傳送的，即：把傳送的圖像上個(gè)像素的亮度按一定序傳送的，即：把傳送的圖像上個(gè)像素的亮度按一定順序轉(zhuǎn)變成電信號(hào)然后依次發(fā)送，相當(dāng)于各像素的亮順序轉(zhuǎn)變成電信號(hào)然后依次發(fā)

6、送，相當(dāng)于各像素的亮度變換成度變換成以時(shí)間為單變量的函數(shù)以時(shí)間為單變量的函數(shù)： 接收端：接收端：顯示屏上顯示屏上按同樣的順序?qū)⒏鱾€(gè)電按同樣的順序?qū)⒏鱾€(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)位置上信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)位置上的光信號(hào)重現(xiàn)原始景物的光信號(hào)重現(xiàn)原始景物圖像。圖像。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理 , ,Lf x y tfx ty ttf t下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理6 圖像信號(hào)的傳輸原理：圖像信號(hào)的傳輸原理： 發(fā)送端：發(fā)送端：需要傳送的光學(xué)圖像作用于一個(gè)由許多需要傳送的光學(xué)圖像作用于一個(gè)由許多獨(dú)立的光電元件組成的光電板上，形成與光學(xué)圖像亮獨(dú)立的光電元件組成的光電板上，形成與光學(xué)

7、圖像亮度分布一一對應(yīng)的電子圖像；度分布一一對應(yīng)的電子圖像； 接收端：接收端：具有相同數(shù)目的發(fā)光元件組成發(fā)光板，具有相同數(shù)目的發(fā)光元件組成發(fā)光板，當(dāng)傳送通道由開關(guān)當(dāng)傳送通道由開關(guān)S1依次接通依次接通A、B、C時(shí)，時(shí)，S2開關(guān)開關(guān)也依次接通；像素也依次接通；像素1、2、3傳送到接收端并顯示傳送到接收端并顯示在發(fā)光板上；再依次在發(fā)光板上；再依次傳送后續(xù)像素到接收端傳送后續(xù)像素到接收端并顯示在相應(yīng)位置上。并顯示在相應(yīng)位置上。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理7 傳送圖像信號(hào)的開關(guān)要求：傳送圖像信號(hào)的開關(guān)要求： 信號(hào)傳送過程中，要求開關(guān)速度必須

8、足夠快，以信號(hào)傳送過程中，要求開關(guān)速度必須足夠快，以至于在第一個(gè)像素引起的視覺刺激消失之前，最后一至于在第一個(gè)像素引起的視覺刺激消失之前，最后一個(gè)像素已產(chǎn)生視覺刺激，這樣發(fā)光板上才能得到一副個(gè)像素已產(chǎn)生視覺刺激，這樣發(fā)光板上才能得到一副完善的圖像。完善的圖像。 實(shí)際的電視系統(tǒng)中，傳送過程借助于實(shí)際的電視系統(tǒng)中，傳送過程借助于同步掃描同步掃描實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。2. 掃描掃描 掃描就是掃描就是圖像分解和復(fù)合的過程圖像分解和復(fù)合的過程。所謂掃描所謂掃描就是就是把圖像像素的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間序列的電信號(hào)過程，把圖像像素的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間序列的電信號(hào)過程，以及將時(shí)間序列的電信號(hào)重現(xiàn)為光學(xué)圖像的過程。以及將時(shí)間序

9、列的電信號(hào)重現(xiàn)為光學(xué)圖像的過程。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理8 電視中采用的掃描方式：電視中采用的掃描方式：P368-370（1） 逐行掃描逐行掃描（2） 隔行掃描隔行掃描電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理(1) (1) 逐行掃描逐行掃描逐行掃描的優(yōu)點(diǎn)：逐行掃描的優(yōu)點(diǎn)：圖像質(zhì)量好，掃描電路簡單。圖像質(zhì)量好，掃描電路簡單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求帶寬很寬。要求帶寬很寬。 所以，逐行掃描只適用于所以，逐行掃描只適用于工業(yè)電視工業(yè)電視和未來的和未來的高清晰度電高清晰度電視視。下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理9電視系

10、統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理隔行掃描的優(yōu)點(diǎn)：隔行掃描的優(yōu)點(diǎn)：解決了頻帶寬度與清晰度之間的矛盾，減低了電視成本解決了頻帶寬度與清晰度之間的矛盾，減低了電視成本.缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：并行現(xiàn)象：并行現(xiàn)象：由于掃描電流不穩(wěn)定和正程線性不好引起。由于掃描電流不穩(wěn)定和正程線性不好引起。行間閃爍：行間閃爍：由于每行的亮度以幀頻重現(xiàn)，仔細(xì)觀察比較由于每行的亮度以幀頻重現(xiàn)，仔細(xì)觀察比較亮的線時(shí)會(huì)感到閃爍。亮的線時(shí)會(huì)感到閃爍。隔行掃描的關(guān)鍵是隔行掃描的關(guān)鍵是如何使奇偶場如何使奇偶場互相恰好地交織互相恰好地交織，如果，如果隔行不好就會(huì)產(chǎn)生并行現(xiàn)象，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。隔行不好就會(huì)產(chǎn)生并行現(xiàn)象，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。

11、下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理10 隔行掃描時(shí)，電子束掃完第隔行掃描時(shí)，電子束掃完第1行后回到第行后回到第3行的開行的開始位置接著掃，直至第始位置接著掃，直至第625行的前半行；該場即為奇行的前半行；該場即為奇數(shù)場。奇數(shù)場掃完后接著掃偶數(shù)場，第數(shù)場。奇數(shù)場掃完后接著掃偶數(shù)場，第1行的后半行、行的后半行、2、4、 624，這樣就完成了一幀，這樣就完成了一幀(frame)的掃描。由的掃描。由此可以看到，隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：一此可以看到，隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：一部分是由奇數(shù)行組成，稱部分是由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場奇數(shù)場，另一部分是由偶數(shù)，另一部分是由偶數(shù)行組成，稱

12、為行組成，稱為偶數(shù)場偶數(shù)場，兩場合起來組成一幀兩場合起來組成一幀。因此在。因此在隔行掃描中，無論是攝象機(jī)還是顯示器，獲取或顯示隔行掃描中，無論是攝象機(jī)還是顯示器，獲取或顯示一幅圖像都要一幅圖像都要掃描兩遍才能得到一幅完整的圖像掃描兩遍才能得到一幅完整的圖像。 每幀行數(shù)：每幀行數(shù)：625，但顯示的只有，但顯示的只有575，每幀，每幀312.5，顯示顯示287.5。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理11 在隔行掃描中、掃描的行數(shù)必須是奇數(shù)。在隔行掃描中、掃描的行數(shù)必須是奇數(shù)。 如前所述，如前所述，一幀畫面分兩場一幀畫面分兩場，第一場掃描總

13、行，第一場掃描總行數(shù)的一半，第二場掃描總行數(shù)的另一半。隔行掃描要數(shù)的一半，第二場掃描總行數(shù)的另一半。隔行掃描要求第一場結(jié)束于最后一行的一半，不管電子束如何折求第一場結(jié)束于最后一行的一半，不管電子束如何折回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證相鄰的第二場掃描恰好嵌在第一場各掃描線的中間。相鄰的第二場掃描恰好嵌在第一場各掃描線的中間。正是這個(gè)原因，才要求總的行數(shù)必須是奇數(shù)。正是這個(gè)原因，才要求總的行數(shù)必須是奇數(shù)。行頻、場頻、幀頻：行頻、場頻、幀頻： 每秒鐘掃描多少行稱為行頻每秒鐘掃描多少行稱為行頻fH；每秒鐘掃描多少；每秒鐘掃描多少場稱為場頻場

14、稱為場頻ff；每秒掃描多少幀稱幀頻；每秒掃描多少幀稱幀頻fZ。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理12二、黑白電視的全電視信號(hào)二、黑白電視的全電視信號(hào)(圖像信號(hào)+消隱信號(hào)+同步信號(hào))1. 圖像信號(hào)圖像信號(hào) 經(jīng)過攝像機(jī)的光經(jīng)過攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換，將平面圖象亮度信號(hào)轉(zhuǎn)電轉(zhuǎn)換，將平面圖象亮度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平隨時(shí)間變化的電信號(hào)換成電平隨時(shí)間變化的電信號(hào), ,稱其為圖象信號(hào)稱其為圖象信號(hào)/ /視頻視頻信號(hào)。圖像信號(hào)的頻譜寬度是信號(hào)。圖像信號(hào)的頻譜寬度是6MHz6MHz。2. 消隱信號(hào)消隱信號(hào) 在行、場掃描在行、場掃描逆程期間傳送一個(gè)矩形脈沖逆程期間傳

15、送一個(gè)矩形脈沖，當(dāng)接，當(dāng)接收機(jī)接收到此脈沖后，用它去控制收機(jī)接收到此脈沖后，用它去控制顯象管顯象管的陰極，使其的陰極，使其在行、場掃描逆程期間在行、場掃描逆程期間處于截止?fàn)顟B(tài)處于截止?fàn)顟B(tài)，從而消除行、場，從而消除行、場掃描逆程期間的回掃線。把行掃描逆程期間傳送的脈沖掃描逆程期間的回掃線。把行掃描逆程期間傳送的脈沖稱為稱為行消隱脈沖行消隱脈沖，把場掃描逆程期間的脈沖稱為，把場掃描逆程期間的脈沖稱為場消隱場消隱脈沖脈沖。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理133. 同步信號(hào)同步信號(hào) 同步信號(hào)同步信號(hào)使接收機(jī)中的顯像管電子束掃描與攝像器件使接

16、收機(jī)中的顯像管電子束掃描與攝像器件的掃描嚴(yán)格同步，在消隱信號(hào)中，有一個(gè)窄脈沖信號(hào)，接的掃描嚴(yán)格同步，在消隱信號(hào)中，有一個(gè)窄脈沖信號(hào)，接收機(jī)接收到次脈沖信號(hào)立即使顯像管回掃。收機(jī)接收到次脈沖信號(hào)立即使顯像管回掃。 同步脈沖信號(hào)控制同步脈沖信號(hào)控制攝像機(jī)中偏轉(zhuǎn)電流的頻率與相位信攝像機(jī)中偏轉(zhuǎn)電流的頻率與相位信息息。其中控制行掃描同步的稱為。其中控制行掃描同步的稱為行同步信號(hào)行同步信號(hào)，控制場掃描，控制場掃描同步的稱為同步的稱為場同步信號(hào)場同步信號(hào)。接收機(jī)接收到同步信號(hào)后，可用。接收機(jī)接收到同步信號(hào)后，可用它控制其掃描器偏轉(zhuǎn)電流的頻率與相位，從而使之與發(fā)送它控制其掃描器偏轉(zhuǎn)電流的頻率與相位，從而使之與

17、發(fā)送端攝像機(jī)的偏轉(zhuǎn)電流頻率和相位端攝像機(jī)的偏轉(zhuǎn)電流頻率和相位嚴(yán)格相同嚴(yán)格相同，即，即同頻、同相、同頻、同相、波形相似波形相似。 行頻：行頻：62562525=15625Hz25=15625Hz；場頻：；場頻：50Hz50Hz；幀頻：；幀頻：25Hz25Hz。 黑白電視的全電視信號(hào)由黑白電視的全電視信號(hào)由圖象信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)以圖象信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)以及復(fù)合同步信號(hào)共同組成。及復(fù)合同步信號(hào)共同組成。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理14復(fù)合同步信號(hào)：復(fù)合同步信號(hào)： 接收端接收到全電視信號(hào)，先設(shè)法將復(fù)合同步信號(hào)分離，接收端接收到全電視信號(hào)

18、，先設(shè)法將復(fù)合同步信號(hào)分離，然后將行同步、場同步信號(hào)分離然后將行同步、場同步信號(hào)分離。 由于行同步、場同步的脈沖寬度相差很大（約由于行同步、場同步的脈沖寬度相差很大（約45倍），倍），所以可以用簡單的微分電路和積分電路將它們分開。所以可以用簡單的微分電路和積分電路將它們分開。 另外，為了使場同步期間不會(huì)失去行同步脈沖而造成每另外，為了使場同步期間不會(huì)失去行同步脈沖而造成每場行同步混亂，可在場同步場行同步混亂，可在場同步開槽開槽；開槽的上升沿（槽后沿）；開槽的上升沿（槽后沿）正好處在原來應(yīng)該在此出現(xiàn)同步脈沖上升沿（前沿）的位置。正好處在原來應(yīng)該在此出現(xiàn)同步脈沖上升沿（前沿）的位置。 開槽方式：開

19、槽方式：在奇數(shù)場的場同步脈沖上開在奇數(shù)場的場同步脈沖上開2個(gè)個(gè)、在偶數(shù)場、在偶數(shù)場的場同步脈沖上開的場同步脈沖上開3個(gè)個(gè)寬度均為寬度均為4.7s的槽，槽的后沿應(yīng)在原的槽，槽的后沿應(yīng)在原行同步脈沖上升沿的位置。采用微分電路，在場同步開槽的行同步脈沖上升沿的位置。采用微分電路，在場同步開槽的后沿后沿(上升沿上升沿)位置處就獲得了相應(yīng)的行同步尖脈沖。位置處就獲得了相應(yīng)的行同步尖脈沖。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理154. 全電視信號(hào)全電視信號(hào)電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理 行消隱脈寬為行消隱脈寬為12s、行、行周期為周

20、期為64 s，行正程時(shí)間，行正程時(shí)間52 64 s ，場消隱脈寬為，場消隱脈寬為1612s、 周期為周期為20ms。下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理16三、彩色電視的全電視信號(hào)三、彩色電視的全電視信號(hào)1. 彩色三要素彩色三要素 任意一種彩色光，均可用任意一種彩色光，均可用亮度亮度、色調(diào)色調(diào)和和色飽和度色飽和度來表示，來表示， 它們又稱作彩色三要素。它們又稱作彩色三要素。 亮度是指亮度是指彩色光對人眼所引起的明亮程度。彩色光對人眼所引起的明亮程度。 當(dāng)光當(dāng)光波的能量增強(qiáng)時(shí)，亮度就增加；反之亦然。此外，亮波的能量增強(qiáng)時(shí)，亮度就增加；反之亦然。此外，亮度還與人眼的光譜響應(yīng)特性有關(guān)，不同

21、的彩色光，即度還與人眼的光譜響應(yīng)特性有關(guān)，不同的彩色光，即使強(qiáng)度相同，當(dāng)照射同一物體時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同的亮度。使強(qiáng)度相同，當(dāng)照射同一物體時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同的亮度。人眼對人眼對=550nm的光波，亮度感覺最靈敏。的光波，亮度感覺最靈敏。 色調(diào)是指色調(diào)是指光的顏色。紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、光的顏色。紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫分別表示不同的色調(diào)。紫分別表示不同的色調(diào)。 它是彩色最基本的特性。它是彩色最基本的特性。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理17 色飽和度色飽和度是指彩色的純度，即顏色摻入白光的是指彩色的純度，即顏色摻入白光的程度或指顏色的深淺

22、程度。白光越多色飽和度越低，程度或指顏色的深淺程度。白光越多色飽和度越低，白光越少色飽和度越高。白光為零時(shí)，色飽和度為白光越少色飽和度越高。白光為零時(shí)，色飽和度為100%；只有白光，色飽和度為零。；只有白光，色飽和度為零。 通常，把色調(diào)與色飽和度通稱為通常，把色調(diào)與色飽和度通稱為色度色度，即色度，即色度學(xué)。學(xué)。2. 三基色原理和混色法三基色原理和混色法紅、綠、藍(lán)。紅、綠、藍(lán)。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理183. 亮度方程亮度方程 顯像三基色（電視三基色）要混合成白光，所需顯像三基色（電視三基色）要混合成白光，所需光通量之比是由所

23、選用的標(biāo)準(zhǔn)白光和所選三基色的不光通量之比是由所選用的標(biāo)準(zhǔn)白光和所選三基色的不同而決定的。目前彩色電視中，同而決定的。目前彩色電視中， PAL(Phase Altern-ationLine相位逐行倒相相位逐行倒相)制式制式顯像三基色熒光粉的電顯像三基色熒光粉的電視混色亮度方程為：視混色亮度方程為： Y=0.222R+0.707G+0.071B其中，其中，Y表示亮度，表示亮度，R、G、B表示三基色的三色系數(shù)，表示三基色的三色系數(shù)，它們的比值決定了待配彩色的色調(diào)。它們的比值決定了待配彩色的色調(diào)。 或者把亮度方程可改寫成電壓的形式，或者把亮度方程可改寫成電壓的形式， 即：即： EY=0.222ER +

24、0.707EG +0.071EB電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理194. 彩色圖像的分解與重現(xiàn)彩色圖像的分解與重現(xiàn) 電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理205. 黑白、彩色電視的兼容性黑白、彩色電視的兼容性（1）彩色電視應(yīng)能接收黑白電視信號(hào)并顯示圖像；）彩色電視應(yīng)能接收黑白電視信號(hào)并顯示圖像；（2）黑白電視應(yīng)能接收彩色電視信號(hào)并顯示黑白圖像。）黑白電視應(yīng)能接收彩色電視信號(hào)并顯示黑白圖像。為了既能實(shí)現(xiàn)兼容性而又要有彩色特性，因此彩色電視系為了既能實(shí)現(xiàn)兼容性而又要有彩色特性，因此

25、彩色電視系統(tǒng)應(yīng)滿足統(tǒng)應(yīng)滿足:(1) 必需采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、必需采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、掃描行頻、場頻、幀頻、同步信號(hào)、圖像載頻、伴音載頻掃描行頻、場頻、幀頻、同步信號(hào)、圖像載頻、伴音載頻等等。等等。(2) 需要將攝像機(jī)輸出的三基色信號(hào)轉(zhuǎn)換成需要將攝像機(jī)輸出的三基色信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)亮度信號(hào)一個(gè)亮度信號(hào)，以及代表色度的以及代表色度的兩個(gè)色差信號(hào)兩個(gè)色差信號(hào)，并將它們組合成一個(gè)彩色，并將它們組合成一個(gè)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行傳送。在接收端，彩色電視機(jī)將彩色全電全電視信號(hào)進(jìn)行傳送。在接收端，彩色電視機(jī)將彩色全電視信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成三個(gè)基色信號(hào)，在顯象管上重現(xiàn)發(fā)送端

26、視信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成三個(gè)基色信號(hào)，在顯象管上重現(xiàn)發(fā)送端的彩色圖像。的彩色圖像。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理216. 色度信號(hào)的編碼色度信號(hào)的編碼 重要條件之一就是要求彩色全電視信號(hào)和黑白電視信號(hào)都重要條件之一就是要求彩色全電視信號(hào)和黑白電視信號(hào)都同樣占有同樣占有6MHz的帶寬。即：彩色電視一般不直接傳送三個(gè)基的帶寬。即：彩色電視一般不直接傳送三個(gè)基色信號(hào)。色信號(hào)。 因?yàn)閱螐恼加妙l帶來看，為了保證圖像清晰度，因?yàn)閱螐恼加妙l帶來看，為了保證圖像清晰度， 每一基色每一基色信號(hào)帶寬應(yīng)與黑白圖像信號(hào)相同，則三個(gè)基色所占頻帶總和為信號(hào)帶寬應(yīng)與黑

27、白圖像信號(hào)相同，則三個(gè)基色所占頻帶總和為18 MHz， 因此，為了達(dá)到兼容目的，彩色電視中最好直接含因此，為了達(dá)到兼容目的，彩色電視中最好直接含有有僅代表亮度信息而不含色度信息的僅代表亮度信息而不含色度信息的亮度信號(hào)亮度信號(hào)， 然后再選擇然后再選擇兩兩種基色信號(hào)種基色信號(hào)。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理MHzMHzsTNtftTNTtSHddSHSHd66 . 51052258322126max，則的周期為圖像信號(hào)最高頻率對應(yīng)是行正程時(shí)間；，掃描每行時(shí)間下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理22為什么是色差信號(hào)而不是三基色信號(hào)？為什么是色差信號(hào)而不是三基色信號(hào)？ 對于

28、彩色電視機(jī)而言，可將亮度信號(hào)與被選的兩對于彩色電視機(jī)而言，可將亮度信號(hào)與被選的兩種基色信號(hào)組合獲得三基色信號(hào)送至彩色顯像管。例種基色信號(hào)組合獲得三基色信號(hào)送至彩色顯像管。例如，選用如，選用Y、R、B三種信號(hào)，三種信號(hào)，G是可以通過亮度方程是可以通過亮度方程和已知二基色信號(hào)的值解得的。和已知二基色信號(hào)的值解得的。 但這樣做有個(gè)很大的但這樣做有個(gè)很大的缺點(diǎn)，即缺點(diǎn)，即亮度信號(hào)亮度信號(hào)Y已經(jīng)代表了被傳送彩色光的全部已經(jīng)代表了被傳送彩色光的全部亮度，而亮度，而R、B本身也含有亮度本身也含有亮度，這顯然是多余的，這顯然是多余的， 且且在傳輸過程中易干擾在傳輸過程中易干擾Y信號(hào)信號(hào)。為了克服這一缺點(diǎn)，。為

29、了克服這一缺點(diǎn)，一般不選基色本身作為色度信號(hào)，一般不選基色本身作為色度信號(hào)， 而是對基色信號(hào)進(jìn)而是對基色信號(hào)進(jìn)行編碼，而從基色信號(hào)中減去亮度信號(hào)，編碼后的信行編碼，而從基色信號(hào)中減去亮度信號(hào)，編碼后的信號(hào)稱為號(hào)稱為色差信號(hào)色差信號(hào)。例如，。例如，R-Y, B-Y, G-Y。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理237. 色同步信號(hào)色同步信號(hào) 在接收端，為了重新分離出兩個(gè)色差信號(hào)在接收端，為了重新分離出兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和和B-Y，要用要用同步檢波同步檢波的方法。在進(jìn)行同步檢波時(shí)，必須首先恢復(fù)的方法。在進(jìn)行同步檢波時(shí)，必須首先恢復(fù)與發(fā)送端完

30、全同頻同相的彩色副載波，否則將會(huì)產(chǎn)生彩色與發(fā)送端完全同頻同相的彩色副載波，否則將會(huì)產(chǎn)生彩色的失真。因此：必須在傳送電視信號(hào)的同時(shí)再傳送一個(gè)附的失真。因此：必須在傳送電視信號(hào)的同時(shí)再傳送一個(gè)附加的信息作為基準(zhǔn)信號(hào)，這信號(hào)即為加的信息作為基準(zhǔn)信號(hào)，這信號(hào)即為色同步信號(hào)色同步信號(hào)。 色同步信號(hào)是由色同步信號(hào)是由一小串一小串彩色副載波群彩色副載波群組成，大約為組成，大約為1010個(gè)周期。色同步信號(hào)的個(gè)周期。色同步信號(hào)的頻率頻率即為彩色副載頻即為彩色副載頻 s s；而它的；而它的相位相位，則根據(jù)彩色電視的制式不同而不同。色同步信號(hào)則根據(jù)彩色電視的制式不同而不同。色同步信號(hào)在發(fā)送端在發(fā)送端被疊加在行消隱脈

31、沖中被疊加在行消隱脈沖中，作為彩色全電視信號(hào)的一部分傳，作為彩色全電視信號(hào)的一部分傳送。送。 在接收端，用電路的方法從中分離出色同步信號(hào)，并在接收端，用電路的方法從中分離出色同步信號(hào)，并作為接收機(jī)恢復(fù)彩色副載波的頻率和相位的基準(zhǔn)信號(hào)。作為接收機(jī)恢復(fù)彩色副載波的頻率和相位的基準(zhǔn)信號(hào)。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理248. 全電視信號(hào)全電視信號(hào) 彩色全電視信號(hào)是由亮度信號(hào)、色差信號(hào)、復(fù)合彩色全電視信號(hào)是由亮度信號(hào)、色差信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)及色同步信號(hào)共同步信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)及色同步信號(hào)共五種信號(hào)五種信號(hào)所所組成。組成。 電

32、視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理25四、攝像機(jī)四、攝像機(jī)1. 攝像機(jī)的類型攝像機(jī)的類型按成像器件分：按成像器件分：真空管攝像機(jī)和固體攝像機(jī)真空管攝像機(jī)和固體攝像機(jī)(主流主流)。按用途分：按用途分：廣播級(jí)攝像機(jī)、工業(yè)攝像機(jī)和家用攝像機(jī)。廣播級(jí)攝像機(jī)、工業(yè)攝像機(jī)和家用攝像機(jī)。2. 攝像機(jī)的基本參數(shù)攝像機(jī)的基本參數(shù) 電視型光電成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量很大程度上取決電視型光電成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量很大程度上取決于攝像機(jī)的質(zhì)量指標(biāo)。于攝像機(jī)的質(zhì)量指標(biāo)。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理26技術(shù)參

33、數(shù)有：技術(shù)參數(shù)有：（1） 靈敏度。靈敏度。（2） 動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍。（3）分辨力。）分辨力。（4）信噪比。）信噪比。（5）灰度等級(jí)。）灰度等級(jí)。 把圖像從最亮到最暗分成若干亮度等級(jí)，亮度等把圖像從最亮到最暗分成若干亮度等級(jí)，亮度等級(jí)稱為級(jí)稱為灰度灰度。 圖像上任一點(diǎn)的亮度應(yīng)正比于被攝景物的亮度圖像上任一點(diǎn)的亮度應(yīng)正比于被攝景物的亮度(重現(xiàn)被攝物的灰度比重現(xiàn)被攝物的灰度比)。電視圖像能重現(xiàn)被攝景物的。電視圖像能重現(xiàn)被攝景物的灰度等級(jí)數(shù)目越多，系統(tǒng)圖像越逼真灰度等級(jí)數(shù)目越多，系統(tǒng)圖像越逼真,層次越豐富。層次越豐富。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理

34、光電成像原理27（6） 非線性失真。非線性失真。 所謂非線性失真，是指景物經(jīng)過電視系統(tǒng)成像后所謂非線性失真，是指景物經(jīng)過電視系統(tǒng)成像后所產(chǎn)生的幾何畸變。主要是由于攝像機(jī)與顯示器電子所產(chǎn)生的幾何畸變。主要是由于攝像機(jī)與顯示器電子偏轉(zhuǎn)電場的不均勻，行、場掃描電流非線性，光學(xué)系偏轉(zhuǎn)電場的不均勻，行、場掃描電流非線性，光學(xué)系統(tǒng)像差等因素造成。統(tǒng)像差等因素造成。（7） 惰性?？焖龠\(yùn)動(dòng)目標(biāo)或攝像機(jī)快速移動(dòng)時(shí)成像惰性?？焖龠\(yùn)動(dòng)目標(biāo)或攝像機(jī)快速移動(dòng)時(shí)成像模糊，主要由攝像機(jī)的惰性決定。模糊，主要由攝像機(jī)的惰性決定。3. 攝像物鏡攝像物鏡 攝像物鏡將被攝景物的光學(xué)圖像成像到攝像機(jī)的攝像物鏡將被攝景物的光學(xué)圖像成像

35、到攝像機(jī)的靶面上，對于微光電視攝像機(jī)的應(yīng)用，需要考慮攝像靶面上，對于微光電視攝像機(jī)的應(yīng)用，需要考慮攝像物鏡的以下方面：物鏡的以下方面：（1）相對孔徑）相對孔徑電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理28 微光電視中盡量選擇大相對孔徑的物鏡，但是相微光電視中盡量選擇大相對孔徑的物鏡，但是相對孔徑大的物鏡像差校正困難，成本也高。實(shí)際攝像對孔徑大的物鏡像差校正困難，成本也高。實(shí)際攝像物鏡上標(biāo)注相對孔徑的倒數(shù)物鏡上標(biāo)注相對孔徑的倒數(shù)（F數(shù)）：數(shù)）：1.4、2、2.8、4、5.6等（等（按按21/2的規(guī)律增大的規(guī)律增大），），F(xiàn)值值越大，相對孔徑越越

36、大，相對孔徑越小。小。（2） 成像尺寸與視場角成像尺寸與視場角 光電傳感器靶面的有效尺寸決定成像尺寸。對于光電傳感器靶面的有效尺寸決定成像尺寸。對于固體攝像機(jī)，當(dāng)固體攝像機(jī)，當(dāng)CCD尺寸確定后，物鏡焦距確定系尺寸確定后，物鏡焦距確定系統(tǒng)的觀察視場角。統(tǒng)的觀察視場角。（3）焦距、后截距和最近拍攝距離）焦距、后截距和最近拍攝距離 當(dāng)物距固定時(shí)，焦距決定了像距的大小和像的放當(dāng)物距固定時(shí)，焦距決定了像距的大小和像的放大率。大率。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理29 通常，按照焦距的長短通常，按照焦距的長短把攝像物鏡鏡頭分為長焦把攝像物鏡鏡頭

37、分為長焦距、中焦距和短焦距三類。距、中焦距和短焦距三類。長焦距鏡頭：長焦距鏡頭：焦距大于成像尺寸；焦距大于成像尺寸；中焦距鏡頭：中焦距鏡頭：焦距與成像尺寸相當(dāng)；焦距與成像尺寸相當(dāng)；短焦距鏡頭：短焦距鏡頭：焦距小于成像尺寸。焦距小于成像尺寸。 短焦距鏡頭短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明差、拍攝場面大主要用于環(huán)境照明差、拍攝場面大的場合，的場合，長焦距鏡頭長焦距鏡頭主要用于要求看清遠(yuǎn)處目標(biāo)細(xì)節(jié)主要用于要求看清遠(yuǎn)處目標(biāo)細(xì)節(jié)的場合；的場合；或者是或者是采用焦距連續(xù)可調(diào)的變焦鏡頭。采用焦距連續(xù)可調(diào)的變焦鏡頭。 后截距：后截距：所謂后截距，是指實(shí)際物鏡系統(tǒng)的最所謂后截距，是指實(shí)際物鏡系統(tǒng)的最后一面與成像面的距離

38、。后一面與成像面的距離。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理30 常用的攝像物鏡標(biāo)準(zhǔn)接口常用的攝像物鏡標(biāo)準(zhǔn)接口是是C-Mount和和CS-Mount，其結(jié)構(gòu)和接口參數(shù)如圖所示。，其結(jié)構(gòu)和接口參數(shù)如圖所示。 由于后截距固定，當(dāng)攝影物距過近時(shí)，成像位置由于后截距固定，當(dāng)攝影物距過近時(shí)，成像位置后移，透鏡的調(diào)焦系統(tǒng)已難以調(diào)整使成像面落在傳感后移，透鏡的調(diào)焦系統(tǒng)已難以調(diào)整使成像面落在傳感器靶面位置，因此實(shí)際的攝像物鏡都規(guī)定一個(gè)最近物器靶面位置，因此實(shí)際的攝像物鏡都規(guī)定一個(gè)最近物距，該最近物距稱為距，該最近物距稱為最近拍攝距離最近拍攝距離。 如果

39、需要攝取小于如果需要攝取小于最近攝像距離的景物時(shí)，最近攝像距離的景物時(shí)，可加接適當(dāng)?shù)慕鼣z接圈可加接適當(dāng)?shù)慕鼣z接圈來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理31（4）透射比與光譜特性）透射比與光譜特性 攝像物鏡的透射比攝像物鏡的透射比是衡量光能量通過光學(xué)系統(tǒng)的是衡量光能量通過光學(xué)系統(tǒng)的程度，設(shè)計(jì)中考慮透鏡片數(shù)的使用以及膜系設(shè)計(jì)。通程度，設(shè)計(jì)中考慮透鏡片數(shù)的使用以及膜系設(shè)計(jì)。通常，定焦鏡頭透射比大于常，定焦鏡頭透射比大于0.9，而變焦鏡頭僅達(dá)到，而變焦鏡頭僅達(dá)到0.8。 攝像物鏡的光譜特性：攝像物鏡的光譜特性：攝像物鏡也存在光譜分

40、布，攝像物鏡也存在光譜分布，但是其但是其光譜透射比光譜透射比的變化在工作波段比較平坦，可以的變化在工作波段比較平坦，可以用用平均透射比平均透射比表示。如果工作波段較寬，在一些應(yīng)用表示。如果工作波段較寬，在一些應(yīng)用中必須考慮其光譜特性，即中必須考慮其光譜特性，即不同波段處不同波段處的光譜透射比。的光譜透射比。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理32（5）攝像物鏡的分辨力與調(diào)制傳遞函數(shù)）攝像物鏡的分辨力與調(diào)制傳遞函數(shù)MTF 攝像物鏡的分辨力攝像物鏡的分辨力是表征分辨圖像細(xì)節(jié)的能力，是表征分辨圖像細(xì)節(jié)的能力，通常以人眼看清對比度為通常以人眼看

41、清對比度為1的單位寬度包含的黑白條紋的單位寬度包含的黑白條紋的對數(shù)的對數(shù)(lp/mm)表示。表示。 攝像物鏡的攝像物鏡的MTF：表征攝像物鏡分辨細(xì)節(jié)能力的表征攝像物鏡分辨細(xì)節(jié)能力的更客觀和科學(xué)的參數(shù)。更客觀和科學(xué)的參數(shù)。攝像物鏡的分辨力攝像物鏡的分辨力N=Nv/2h=2Nv/3b （lp/mm ），其中其中是電視的分辨力（電視線是電視的分辨力（電視線TVL），），h、和、和b是電視圖像是電視圖像的高寬比（的高寬比（h:b=3:4）。通常以）。通常以400TVL的的MTF來衡量來衡量電視系統(tǒng)分辨力的好壞。電視系統(tǒng)分辨力的好壞。 受電視系統(tǒng)分辨力的限制攝像物鏡的分辨力要求受電視系統(tǒng)分辨力的限制攝像

42、物鏡的分辨力要求不是很高。不是很高。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理33（6）攝像物鏡的幾何畸變）攝像物鏡的幾何畸變 通常情況，畸變隨視場減小而迅速減小，在廣角通常情況，畸變隨視場減小而迅速減小，在廣角物鏡中，畸變比較明顯。在其他參數(shù)滿足要求的情況物鏡中，畸變比較明顯。在其他參數(shù)滿足要求的情況下，畸變應(yīng)盡量小，一般小于下，畸變應(yīng)盡量小，一般小于5%。（7）攝像物鏡的雜散光）攝像物鏡的雜散光 鏡片表面的菲涅耳反射造成鏡片之間的相互雜亂鏡片表面的菲涅耳反射造成鏡片之間的相互雜亂反射，這些反射光作為非理想成像的光投射到成像面反射，這些反射

43、光作為非理想成像的光投射到成像面上，形成雜散光。上，形成雜散光。雜散光雜散光將降低圖像對比度，應(yīng)盡量將降低圖像對比度，應(yīng)盡量減小鏡片之間的反射。減小鏡片之間的反射。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理34（8）景深、焦深和調(diào)焦）景深、焦深和調(diào)焦 通常情況，被攝景物有一定的縱深范圍，為了使通常情況，被攝景物有一定的縱深范圍，為了使目標(biāo)及其前后景物都能清晰成像，攝像物鏡還應(yīng)有景目標(biāo)及其前后景物都能清晰成像，攝像物鏡還應(yīng)有景深和焦深的要求。深和焦深的要求。 攝像物鏡的實(shí)際應(yīng)用中，攝像物鏡的實(shí)際應(yīng)用中，物距的變動(dòng)將使成像超出景物距的變動(dòng)將使成像

44、超出景深范圍而使圖像變模糊，此時(shí)深范圍而使圖像變模糊，此時(shí)需要改變鏡頭的像面位置，需要改變鏡頭的像面位置，使圖像仍然落在焦深以內(nèi)，使圖像仍然落在焦深以內(nèi)，這種用調(diào)節(jié)像面位置使得不同距離的景物在成像面保這種用調(diào)節(jié)像面位置使得不同距離的景物在成像面保持清晰圖像的過程稱為持清晰圖像的過程稱為調(diào)焦調(diào)焦。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理35（9）變焦物鏡）變焦物鏡 焦距連續(xù)可變的攝像物鏡鏡頭兼容長焦距和短焦焦距連續(xù)可變的攝像物鏡鏡頭兼容長焦距和短焦距的應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：距的應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：焦距變化時(shí)，成像面位置固

45、定不變；焦距變化時(shí)，成像面位置固定不變；各個(gè)焦距所對應(yīng)的像質(zhì)和照度分布應(yīng)符合要求。各個(gè)焦距所對應(yīng)的像質(zhì)和照度分布應(yīng)符合要求。變焦的基本原理：變焦的基本原理：當(dāng)組成物鏡系統(tǒng)的透鏡間的距離當(dāng)組成物鏡系統(tǒng)的透鏡間的距離d連續(xù)可變時(shí)，物鏡連續(xù)可變時(shí)，物鏡焦距也隨著發(fā)生連續(xù)變化。焦距也隨著發(fā)生連續(xù)變化。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理1212111,dffff f組合透鏡的焦距公式下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理36三、電視信號(hào)的發(fā)送與接收三、電視信號(hào)的發(fā)送與接收1. 視頻放大器視頻放大器 視頻放大器對三基色電信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行必要視頻放大器對三基色電信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行必要

46、的校正和補(bǔ)償。的校正和補(bǔ)償。由于鏡頭、分光系統(tǒng)由于鏡頭、分光系統(tǒng)(三基色三基色)及攝像器件特性的非理及攝像器件特性的非理想性，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的三基色電信號(hào)不僅很弱，想性，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的三基色電信號(hào)不僅很弱，且存在圖像細(xì)節(jié)弱、黑色不均勻、彩色不自然等缺陷，且存在圖像細(xì)節(jié)弱、黑色不均勻、彩色不自然等缺陷，必須由專門的視頻放大電路加以校正和補(bǔ)償。必須由專門的視頻放大電路加以校正和補(bǔ)償。視頻處理放大器主要包括：視頻處理放大器主要包括：前置放大器。視頻處理的第一級(jí)，對光電轉(zhuǎn)換輸出前置放大器。視頻處理的第一級(jí)，對光電轉(zhuǎn)換輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，其質(zhì)量對攝像機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，其質(zhì)量對

47、攝像機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)都有直接影響，要求具有高增益、寬頻帶和高信噪比都有直接影響，要求具有高增益、寬頻帶和高信噪比.電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理37增益提升電路。根據(jù)攝像機(jī)增益選擇，決定放大器的增益的選擇。增益提升電路。根據(jù)攝像機(jī)增益選擇，決定放大器的增益的選擇。增益控制電路?？刂圃鲆婵刂齐娐??？刂芌和和B路放大器的增益，其中路放大器的增益，其中G路放大器增益路放大器增益固定，改變固定，改變RGB三路信號(hào)電平的相對比例，從而實(shí)現(xiàn)白平衡。三路信號(hào)電平的相對比例，從而實(shí)現(xiàn)白平衡。消除或校正圖像中的黑斑消除或校正圖像中的黑斑/白斑校正電路。

48、白斑校正電路。由于多種原因由于多種原因, 比如攝比如攝像機(jī)鏡頭的各區(qū)域亮度不均勻性掃描電子束在靶面邊緣不能垂直上像機(jī)鏡頭的各區(qū)域亮度不均勻性掃描電子束在靶面邊緣不能垂直上靶等原因靶等原因, 會(huì)使重現(xiàn)畫面上出現(xiàn)黑斑效應(yīng)。會(huì)使重現(xiàn)畫面上出現(xiàn)黑斑效應(yīng)。彩色校正電路。用電子方法彌補(bǔ)分色棱鏡分光的不足，使攝像機(jī)彩色校正電路。用電子方法彌補(bǔ)分色棱鏡分光的不足，使攝像機(jī)的分光特性盡可能接近理想。的分光特性盡可能接近理想。輪廓校正。使圖像輪廓鮮明、細(xì)節(jié)清晰，提高重現(xiàn)圖像的質(zhì)量。輪廓校正。使圖像輪廓鮮明、細(xì)節(jié)清晰，提高重現(xiàn)圖像的質(zhì)量。孔闌效應(yīng)孔闌效應(yīng)使圖像信號(hào)出現(xiàn)過渡期使圖像信號(hào)出現(xiàn)過渡期, 使輸出波形輪廓不分

49、明使輸出波形輪廓不分明, 影響圖像影響圖像清晰度。清晰度。 灰度校正電路。校正光電轉(zhuǎn)換、傳輸和電光轉(zhuǎn)換過程中非線性現(xiàn)灰度校正電路。校正光電轉(zhuǎn)換、傳輸和電光轉(zhuǎn)換過程中非線性現(xiàn)象。象。直流分量恢復(fù)。直流分量恢復(fù)。 由于視頻通道部分往往采用交流放大器由于視頻通道部分往往采用交流放大器, 它將使圖像信它將使圖像信號(hào)中的緩慢的低頻分量丟失號(hào)中的緩慢的低頻分量丟失, 因而丟失圖像的背景亮度。因而丟失圖像的背景亮度。 電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理382. 模擬視頻信號(hào)的頻譜及復(fù)用模擬視頻信號(hào)的頻譜及復(fù)用 電視系統(tǒng)信號(hào)占有電視系統(tǒng)信號(hào)占有06M

50、Hz的頻帶寬度，在此帶的頻帶寬度，在此帶寬內(nèi)，電視信號(hào)的頻譜具有相同的特點(diǎn)寬內(nèi)，電視信號(hào)的頻譜具有相同的特點(diǎn)(梳妝頻譜梳妝頻譜)：離散性：電視信號(hào)頻譜是線狀頻譜而非連續(xù)頻譜。離散性：電視信號(hào)頻譜是線狀頻譜而非連續(xù)頻譜。成群性：整個(gè)頻譜由一個(gè)個(gè)譜線族構(gòu)成。成群性：整個(gè)頻譜由一個(gè)個(gè)譜線族構(gòu)成。信號(hào)能量沒有占滿整個(gè)視頻寬度，至少由三分之一信號(hào)能量沒有占滿整個(gè)視頻寬度，至少由三分之一的空隙可以利用。的空隙可以利用。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理39 彩色電視系統(tǒng)利用電視信號(hào)頻譜中的空隙安置色彩色電視系統(tǒng)利用電視信號(hào)頻譜中的空隙安置色度信號(hào)

51、，使得亮度、色度信號(hào)共用一個(gè)頻帶，也便于度信號(hào)，使得亮度、色度信號(hào)共用一個(gè)頻帶，也便于實(shí)現(xiàn)黑白信號(hào)與彩色信號(hào)實(shí)現(xiàn)黑白信號(hào)與彩色信號(hào)兼容兼容。彩色電視的亮度信號(hào)與色差信號(hào)：彩色電視的亮度信號(hào)與色差信號(hào)：亮度信號(hào)亮度信號(hào)Y由三基色信號(hào)由三基色信號(hào)R、G、B組成；組成；色差信號(hào)色差信號(hào)(R-Y)、(G-Y)、(B-Y)是基色信號(hào)與亮度信是基色信號(hào)與亮度信號(hào)之差。號(hào)之差。 根據(jù)人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力低于黑白細(xì)節(jié)的分根據(jù)人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力低于黑白細(xì)節(jié)的分辨力這一特點(diǎn)，對色差信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮，然后用較辨力這一特點(diǎn)，對色差信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮，然后用較窄的頻帶傳送（窄的頻帶傳送（01MHz，PAL制式制式:

52、1.3MHz），而），而亮度信號(hào)仍是亮度信號(hào)仍是6MHz的頻帶。的頻帶。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理40電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理亮度亮度Y信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜色度信號(hào)頻譜色度信號(hào)頻譜彩色視頻信號(hào)頻譜彩色視頻信號(hào)頻譜下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理41 傳送白光時(shí)，傳送白光時(shí)，RGB，色差信號(hào)為零，傳送低，色差信號(hào)為零，傳送低飽和度彩色時(shí)，色差信號(hào)也很小。三個(gè)色差信號(hào)具有飽和度彩色時(shí)，色差信號(hào)也很小。三個(gè)色差信號(hào)具有下列關(guān)系（下列關(guān)系（PAL制式）：制式）：0.222(R-Y)+0.707(G-Y

53、)+0.071(B-Y)0上式說明：色差信號(hào)互不獨(dú)立，其中任何一個(gè)色差信上式說明：色差信號(hào)互不獨(dú)立，其中任何一個(gè)色差信號(hào)都可由上式得到，例如號(hào)都可由上式得到，例如:（G-Y)=-0.222(R-Y)-0.071(B-Y)/0.707 由于由于(G-Y)幅值較小，作為傳輸信號(hào)抗干擾能力幅值較小，作為傳輸信號(hào)抗干擾能力低，所以低，所以選用選用(R-Y)、(B-Y)作為傳輸信號(hào)作為傳輸信號(hào)，到終端再，到終端再恢復(fù)恢復(fù)(G-Y)。因此，。因此，彩色亮度信號(hào)彩色亮度信號(hào)和和2個(gè)色差信號(hào)個(gè)色差信號(hào)共用共用一個(gè)黑白電視相同的頻帶一個(gè)黑白電視相同的頻帶亮亮/色共用頻帶或亮色共用頻帶或亮/色頻色頻分復(fù)用。分復(fù)用

54、。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理42如何將色差信號(hào)和亮度信號(hào)疊加在同一個(gè)頻帶內(nèi)（頻如何將色差信號(hào)和亮度信號(hào)疊加在同一個(gè)頻帶內(nèi)（頻譜間置或頻譜交錯(cuò)）？譜間置或頻譜交錯(cuò)）？ 色差信號(hào)經(jīng)過壓縮后的帶寬只有亮度信號(hào)帶寬的色差信號(hào)經(jīng)過壓縮后的帶寬只有亮度信號(hào)帶寬的1/41/5，因此可以利用，因此可以利用頻譜搬移的方法頻譜搬移的方法，將色差信號(hào)，將色差信號(hào)的頻譜向高頻方向搬移一定距離的頻譜向高頻方向搬移一定距離(色差信號(hào)在高頻端色差信號(hào)在高頻端)，使色差信號(hào)與亮度信號(hào)的譜線族正好使色差信號(hào)與亮度信號(hào)的譜線族正好錯(cuò)開半個(gè)行頻錯(cuò)開半個(gè)行頻距距離。

55、離。頻譜搬移：頻譜搬移： 色差信號(hào)的頻譜搬移通過調(diào)幅方式實(shí)現(xiàn)：色差信色差信號(hào)的頻譜搬移通過調(diào)幅方式實(shí)現(xiàn)：色差信號(hào)以調(diào)幅方式調(diào)制到一個(gè)載波上，使色差信號(hào)的頻譜號(hào)以調(diào)幅方式調(diào)制到一個(gè)載波上，使色差信號(hào)的頻譜能量搬移到此載波頻率的兩側(cè)。載波頻率能量搬移到此載波頻率的兩側(cè)。載波頻率fsc是行頻是行頻一半的奇數(shù)倍一半的奇數(shù)倍電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理214.43,2842HscffnMHzPALn其中對于制式下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理43亮度信號(hào)和已調(diào)色差信號(hào)的頻譜間置示意圖：亮度信號(hào)和已調(diào)色差信號(hào)的頻譜間置示意圖：電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原

56、理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理44 由由(R-Y)、(B-Y)恢復(fù)恢復(fù)(G-Y)后，將三個(gè)色差信號(hào)后，將三個(gè)色差信號(hào)分別與亮度信號(hào)相加，就可以恢復(fù)三個(gè)基色信號(hào)，即分別與亮度信號(hào)相加，就可以恢復(fù)三個(gè)基色信號(hào)，即 R(R-Y)+Y G(G-Y)+Y B(B-Y)+Y 由由R、G、B形成形成Y、(R-Y)、(B-Y)的電路稱為的電路稱為編編碼矩陣電路碼矩陣電路。 由由(R-Y)、(B-Y)形成形成(G-Y)的電路稱為的電路稱為G-Y矩陣電矩陣電路；由路；由Y和和(R-Y)、(G-Y)、(B-Y)形成形成R、G、B的電的電路稱為基色矩陣電路；二者合稱為路稱為基色矩陣電路；二者合稱為解

57、碼矩陣電路解碼矩陣電路。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理453. 視頻正交平衡調(diào)幅（視頻正交平衡調(diào)幅（PAL制式）制式） 對色差信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移時(shí)采用的調(diào)幅方式為正對色差信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移時(shí)采用的調(diào)幅方式為正交平衡調(diào)幅。交平衡調(diào)幅。 所謂正交平衡調(diào)幅，所謂正交平衡調(diào)幅，是指將兩個(gè)色差信號(hào)分別對是指將兩個(gè)色差信號(hào)分別對頻率相同而相位交叉的兩個(gè)副載波進(jìn)行頻率相同而相位交叉的兩個(gè)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅。 平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅就是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上濾去載波成分，就是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上濾去載波成分，其目的是為了減小振幅，減輕副載波對屏幕圖像的干

58、其目的是為了減小振幅，減輕副載波對屏幕圖像的干擾擾。色度信號(hào)表示為：色度信號(hào)表示為：電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理cossinR YscB YscFEw tEw t下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理46 色差信號(hào)采用正交平衡調(diào)幅的原因有：色差信號(hào)采用正交平衡調(diào)幅的原因有：采用正交調(diào)幅可使兩個(gè)已調(diào)的色差信號(hào)占據(jù)有相同采用正交調(diào)幅可使兩個(gè)已調(diào)的色差信號(hào)占據(jù)有相同的頻帶，在接收端可利用同步檢波技術(shù)將兩個(gè)色差信的頻帶，在接收端可利用同步檢波技術(shù)將兩個(gè)色差信號(hào)分別解調(diào)出來；號(hào)分別解調(diào)出來；平衡調(diào)幅后色差信號(hào)沒有副載波分量，可大大減小平衡調(diào)幅后色差信號(hào)沒有副載波分量，可大大減

59、小色差信號(hào)對亮度信號(hào)的干擾。色差信號(hào)對亮度信號(hào)的干擾。色度信號(hào)可表示為：色度信號(hào)可表示為：式中，式中，sinsin項(xiàng)是初相位為項(xiàng)是初相位為0 0度的色副載波，度的色副載波，coscos項(xiàng)是初項(xiàng)是初相位為相位為9090度的色副載波。度的色副載波。電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理cossinR YscB YscFEw tEw t下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理47振幅與載波無關(guān)；振幅與載波無關(guān)；信號(hào)倒相，平衡調(diào)幅波也倒相（反相信號(hào)倒相，平衡調(diào)幅波也倒相（反相1800）；）；“正交正交”：兩色差信號(hào)相位相差：兩色差信號(hào)相位相差900。正交平衡調(diào)幅波的優(yōu)缺：正交平衡調(diào)幅波

60、的優(yōu)缺：發(fā)送端抑制了副載波，接收端要自行產(chǎn)生副載波才發(fā)送端抑制了副載波，接收端要自行產(chǎn)生副載波才能解調(diào)；能解調(diào)；為保證重現(xiàn)色調(diào)的準(zhǔn)確性，要求收發(fā)兩端副載波嚴(yán)為保證重現(xiàn)色調(diào)的準(zhǔn)確性，要求收發(fā)兩端副載波嚴(yán)格同步，相位不準(zhǔn)，色調(diào)就畸變。格同步，相位不準(zhǔn)，色調(diào)就畸變。正交平衡調(diào)幅波的優(yōu)點(diǎn)：正交平衡調(diào)幅波的優(yōu)點(diǎn)：電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理下午下午1時(shí)時(shí)50分分光電成像原理光電成像原理48電視系統(tǒng)的組成與工作原理電視系統(tǒng)的組成與工作原理EB-YR-Y平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器B -Y平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器加法器加法器900移相移相副載波副載波發(fā)生器發(fā)生器低通低通濾波器濾波器cos sctFB