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《光电成像原理与技术》学习指南

《光电成像原理与技术》学习指南
图像是人类获取信息的最主要途径,据相关统计,人类所获取的信息80%以上来自于人眼,即来自于图像。

光电成像原理与技术即为介绍迄今为止人类为扩展自身的视野和获取更多的信息所进行的努力和掌握的技术的课程。

本课程系统地介绍了光电成像技术发展的历史沿革和现状,讲述了人眼的视觉特性与图像探测的规律和目标景物特性及大气传输特性对光电成像过程的影响,系统、全面地介绍了微光夜视技术,电视摄像技术和红外热成像技术,内容包括各种光电成像器件的工作机理、结构及以这些器件为核心的典型光电成像系统。

本门课程特点是,理论知识涉及面广(物理学、电子学、工程光学),工程性知识点多(人眼的特性、自然的辐射环境与辐射源、大气对辐射传输的影响、光机结构等),知识点和技能点较学科基础课程系统性差。

因此,要学好光电成像原理与技术这门课程,应该注意两条脉络:
1、光电转换技术、信号增强技术和发光显示技术,注意光电成像器件与系统是怎样完成“光-电-光”的转换的(这里需要有关半导体物理、电磁场理论等方面的知识)。

其中的前提是,从人眼观察物体及对物体的分辨角度上讲,图像就是一个亮度(灰度)分布的点阵!因此,不管是直视型的光电成像还是电视型的光电成像,都是在研究解决在“光-电-光”转换的过程中和问题上如何保持构成原物体的这些点的空间分布。

前述问题清楚了,后面就是搞清楚直视型光电成像器件上与电视型光电成像器件上二者的异同在哪里?进而不同的电视型光电成像器件在解决上述问题的异同又是在哪里?这些问题清楚了,解决了,那你对光电成像器件的认识就达成了。

涉及上述内容的章节为第五章、第七章、第八章和第十章。

2、从光电成像器件到光电成像系统的问题。

因为光线从目标物到达人眼,需要通过目标所处的环境提供照明,需要透过大气到达光电成像系统的光学透镜表面,又要通过光学系统形成图像在光电成像器件的光电转换面上,然后通过光电成像器件及系统完成“光-电-光”的转换后,呈现在人眼面前,于是我们看到了距离遥远(电视)的图像,看到了很弱光线下(夜晚等)的图像(像增强器、微光夜视),看到了人眼无法直接看到(X射线、紫外、近红外、短波红外、中长波红外等)的图像,于是我们人类就可以由此获得很多通过人眼自身而不能直接得到的各种信息。

涉及上述内容的章节为第二章、第三章、第四章、第六章、第九章和第十一章。

总之,作为一门反映近代物理学优秀成果的光电成像技术,需要我们有一定的前期知识基础,如应用光学、物理光学、半导体物理学、辐射度与光度学知识等,希望学习者能够具备这些知识。

从学习方法上讲,学习者首先应该学会从系统到器件、从整体到局部地将知识统和起来-“树叶再多也是通过树枝长在树上的”。

其次要学会抓住主要矛盾,建立工程和系统的意识-如何成像才是关键!再次,要善于温故知新,在具体的系统与器件中认识已知的科学道理,善于归纳总结,在对比中发现原理、技术手段中的共性和不同。

最后,还希望学习者经常关注我们身边的光电成像技术,了解行业发展及动态,因为光电技术的发展日新月异,因此光电成像技术的发展也会推陈出新,不断把更精彩的物质世界展现在人类的面前!
祝学习者学有所成,造福人类。

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