数字彩色成像及提高成像效率和质量的新技术研究

摘要

采用全光空间调制器(total optical color modulator,TOCM)进行数字彩色成像的技术则是一种新型的数字成像技术,由于光学器件TOCM的引入,使该技术从成像原理上完全不同于现行的数字成像技术,它起源于白光信息处理的彩色摄影术,其成像原理是基于衍射光学的理论.该文首先分析了TOCM的结构特点.在分析了彩色化学成像与彩色固体电子成像在技术上的不同的基础上,阐述了分辨率的概念对于黑白图像和彩色图像、光学图像和数字图像以及不同的设备,其含义的区别.并分析了采用TOCM技术获得的彩色图像的分辨率特点.在提高成像效率和质量的研究方面,通过比较几种不同结构的编码光栅,确定了最佳光栅结构;分析了TOCM应用于数字彩色成像的最佳频率选择;验证了融合零级的效果.TOCM数字彩色摄影的技术在图像的压缩与传输中有其独特的优势.编码图像能够将红、绿、蓝三通道的彩色信息压缩为单通道的强度信息,有利于压缩传输与存储.采用模拟的压缩与解压缩后的编码图像进行解码的效果说明,该技术应用于压缩传输是切实可行的.将TOCM贴于CCD感光像面前,并与相应的解码软件一起,构成了新型的数字彩色相机原理样机.通过实验获得了数字编码图像,并成功得到了解码彩色图像.

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1引言

1.1.1现代成像技术的发展

1.1.2数字化成像技术现状

1.2 TOCM数字彩色成像技术的研究发展

1.2.1 TOCM的结构特点

1.2.2 TOCM的应用研究

1.2.3 TOCM用于数字彩色成像技术的研究历史及发展

1.3本文的主要研究内容及创新点

第2章传统彩色化学成像、彩色固体电子成像在技术上的异同

2.1彩色化学成像技术

2.1.1传统化学成像的记录介质——银盐感光材料的发展

2.1.2照相机的镜头分类

2.1.3照相机的系统结构

2.2彩色固体电子成像

2.2.1彩色固体电子成像的记录介质——CCD

2.2.2数字相机的系统结构

2.3彩色化学成像与彩色固体电子成像的比较

2.4黑白图像分辨率和彩色图像的分辨率

2.4.1图像分辨率的含义及分类

2.4.2黑白图像的分辨率和彩色图像的分辨率

2.5数字彩色图像的获得及其分辨率分析

2.5.1数字彩色图像的获得及其辨分析

2.5.2数字彩色图像与光学彩色图像的分辨率比较

2.6小结

第3章获得高质量的数字彩色图像的几个可能途径

3.1几种编码方式的分析比较

3.2 TOCM结构的三个子光栅的夹角和空间频率的确定

3.2.1 TOCM的彩色摄影原理

3.2.2用于提取频谱信号的新型TOCM结构

3.3 TOCM的最佳数字化频率的确定

3.3.1数字化扫描频率与光栅频率的关系

3.3.2编码黑白CCD的TOCM的空间频率确定

3.4新型TOCM数字彩色摄影中的融合零级方法

3.4.1图像融合技术

3.4.2融合零级方法在TOCM彩色摄影术中的应用

3.4.3融合零级方法在新型TOCM彩色摄影中的应用

3.5小结

第4章数字彩色图像的压缩与传输

4.1彩色图像的压缩技术

4.1.1图像压缩的种类

4.1.2用于传输中的图像压缩标准

4.2采用TOCM技术获得的图像的压缩与传输原理

4.2.1采用TOCM技术获得的图像用于压缩传输中的优势

4.2.2 TOCM摄影术用于压缩传输的原理分析

4.3计算机模拟的TOCM数字彩色摄影的压缩编码及结果

4.4应用于单频单信道中的系统构成分析

4.5采用编码算法实现对彩色图像的TOCM编码与压缩传输

4.6小结

第5章一个新型(基于白光数字图像处理)的数字彩色摄像机的实验研究

5.1实验方案及装置

5.2采用编码CCD实现数字彩色摄影的过程

5.3融合零级的验证

5.4绿色通道的蓝色补偿与红色补偿

5.5解码算法软件的编制

5.6小结

第6章结束语

6.1全文总结

6.2未来展望

附录A编码黑白CCD获得彩色图像的程序

附录B数字解码算法软件的编制

参考文献

发表论文情况

致谢