【正文】 染”嚴重時形成 垂直拖尾現(xiàn)象。 CCD圖像傳感器 幀轉(zhuǎn)移型面陣 CCD電荷耦合器件 (FTCCD)由成像區(qū)、存儲區(qū)和讀出寄存器 3個基本區(qū)域組成，由三相脈沖驅(qū)動，又稱三相驅(qū)動式面陣 CCD電荷耦合器件。它具有兩列移位寄存器 A和 B， 分別位于像敏陣列的兩邊 。 這種結(jié)構(gòu)的 CCD轉(zhuǎn)移次數(shù)多 ， 效率低 ， 只適用于像敏元較少的攝像器件 。 基本功能四 光電荷的輸出 CCD圖像傳感器 CCD圖像傳感器 線陣 CCD 傳感器 面陣 CCD 傳感器 單溝道線陣 CCD 雙溝道線陣 CCD 幀轉(zhuǎn)移型面陣 CCD電荷耦合器件 行間轉(zhuǎn)移型面陣 CCD電荷耦合器件 幀 行轉(zhuǎn)移型面陣 CCD電荷耦合器件 CCD圖像傳感器 圖 78所示是 三相單溝道線陣 CCD的結(jié)構(gòu)圖 。 CCD電荷的檢出方式還有浮置擴散輸出、浮置柵放大器輸出等。 如圖 73來示意 CCD中勢阱中電荷的轉(zhuǎn)移： (a) 初始狀態(tài)； (b) 電荷由 (1)電極向 (2)電極轉(zhuǎn)移； (c) 電荷在 (1) (2)電極 下均勻分布； (d) 電荷繼續(xù)由 (1)電 極向 (2)電極轉(zhuǎn)移； (e) 電荷完全轉(zhuǎn)移到 (2) 電極； (f) 三相轉(zhuǎn)移脈沖轉(zhuǎn)移。 如圖 72(b)， 當反型層電荷填充勢阱時 ，表面勢收縮 ， 如圖 72(c)所示 ， 反型層電荷濃度繼續(xù)增加 ， 勢阱被填充更多 ， 此時表面不再束縛多余的電子 ， 電子將產(chǎn)生 “ 溢出 ” 現(xiàn)象 。 基本功能二 電荷的存儲 電荷耦合攝像器件工作原理 如圖 72(a)空勢阱的情況 。 基本功能一 光電荷的產(chǎn)生 構(gòu)成 CCD的基本單元是 MOS結(jié)構(gòu)。 CCD在某一時刻所獲得的光電荷與前期所產(chǎn)生的光電荷進行累加，稱為電荷積分。 ?CCD的 基本功能 是信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測 (即輸出 )。當 CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上；所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。電子束逐個掃描鑲嵌板上的個光電管時，便形成一系列電脈沖。當光線照在光電管上，電子被打出，投影在鑲嵌板上的圖像將變成一幅正電荷的分布圖。 ?視覺測量的 應(yīng)用范圍 不斷擴大 早期主要用于特定的、有非接觸要求的場合；現(xiàn)今可以滿足絕大多數(shù)工業(yè)測量需求。視覺像機技術(shù)一直在迅速發(fā)展，成本不斷降低，為高性能視覺測量系統(tǒng)的開發(fā)和普及應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。 視覺傳感與計算機視覺的區(qū)別 視覺傳感技術(shù)的發(fā)展 視覺傳感應(yīng)用于測量是多方面的，一個主要的研究領(lǐng)域就是基于視覺傳感的幾何量測量 ― 視覺測量 ，尤其是 3D坐標尺寸測量 ，在現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用背景。 視覺傳感技術(shù)的發(fā)展 ?由圖像信息恢復三維場景問題 Marr的視覺計算理論是通過三維場景映射到的二維圖像來研究和感知場景三維物理結(jié)構(gòu)的理論，強調(diào)的是識別和理解功能，側(cè)重于基本理論研究；而視覺傳感則是從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，研究定量提取三維空間內(nèi)有用信息的理論和方法。 第三階段，稱為后期視覺，由輸入圖像、要素圖和 環(huán)境場景的三維表示。 Marr的計算視覺理論把視覺過程看作信息處理過程， 對該過程的研究分為三個不同的層次： ? 計算理論層次 —— 計算理論層次要回答的是計算目的與策略問題 ? 表達與算法層次 —— 表達與算法層次則進一步回答如何實現(xiàn)上述計算理論的問題 ? 硬件實現(xiàn)層次 —— 硬件實現(xiàn)層次是回答如何物理（硬件）上實現(xiàn)上述表示表達和算法的問題 Marr 計算機視覺理論 Marr將視覺過程區(qū)分為三個階段： 圖像－ 要素圖－ 三維表示 第一階段，稱為早期視覺，由輸入二維圖像獲得要素圖。將計算機視覺用于工程應(yīng)用，產(chǎn)生了一門新的學科－ 機器視覺 。 生物視覺與機器視覺 借助于信息處理理論、電子器件和計算機技術(shù)的進步，人們試圖用攝像機獲取環(huán)境場景圖像，轉(zhuǎn)化為計算機處理的數(shù)字信號，由計算機平臺進行視覺信息處理，由此誕生一門新興學科－ 計算機視覺 。環(huán)境場景通過成像器官（眼睛）成像，視覺神經(jīng)感受到亮度信號，形成神經(jīng)脈動，進而傳輸至中樞神經(jīng)系統(tǒng)（大腦），上述路徑構(gòu)成視覺通路。第 7章 視覺傳感技術(shù) ? 概述 ? 生物視覺與機器視覺 ? Marr 計算機視覺理論 ? 視覺傳感技術(shù)的發(fā)展 生物視覺與機器視覺 所謂 視覺 ，直觀理解就是通過對環(huán)境場景（組成成分、空間關(guān)系、質(zhì)地質(zhì)感等）成像，一次性得到包含大量場景信息的“圖、像”，經(jīng)過分層次處理，最終達到理解和表達的目的。 生物視覺 功能建立在生物組織、器官的基礎(chǔ)上。生物視覺系統(tǒng)是一個結(jié)構(gòu)復雜、功能強大、高度智能的信息系統(tǒng)。 生物視覺與機器視覺 出于工程應(yīng)用的考慮，在計算機視覺中可以將視覺傳感（信息獲取）、視覺信息處理、理解和認知等環(huán)節(jié)分開考慮，一方面簡化了類生物視覺系統(tǒng)復雜的相互作用體系結(jié)構(gòu)，同時便于現(xiàn)有計算機平臺的實現(xiàn)。 Marr 計算機視覺理論 20世紀 70年代中后期， ，綜合了當時圖像處理、心理物理學、神經(jīng)生理學及臨床精神病學等方面的研究成果，提出了一個較為完善的人工視覺系統(tǒng)架構(gòu)。 第二階段，稱為中期視覺，由要素圖獲取 。 缺陷 1）物理成像過程在數(shù)學上是一個透視投影過程，深度和被視線遮擋的信息被丟棄了，使得相同場景在不同視角下得到的二維圖像是完全不同的； 2）二維圖像是依靠圖像灰度（亮度）來反映視覺信息的，在成像過程中很多無關(guān)因素都會和有用信息綜合在一起生成二維圖像。 ?精度問題 傳統(tǒng)的計算機視覺研究，側(cè)重于定性的三維場景識別和理解，定量的精度分析很少涉及或不涉及；視覺傳感測量則是以計算機視覺為理論基礎(chǔ)，結(jié)合精密測量、測試理論，解決工程應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的測量問題，要求在滿足一定的精度前提下，實現(xiàn)被測對象的可靠測量。 視覺像機 是視覺測量的 基礎(chǔ) 。 視覺傳感技術(shù)的發(fā)展 ?視覺測量的 分析方法 發(fā)生顯著變化 ； 、設(shè)備和技術(shù)引入到計算機視覺中； 。 圖像傳感器 ? 攝像管工作原理 ? 電荷耦合攝像器件工作原理 ? CMOS圖像傳感器 ? CCD圖像傳感器 典型的光電攝像管包含三個基本部分，鑲嵌板、集電環(huán)和電子槍。集電環(huán)收集光電管所放出的電子，移出光電發(fā)像管電子槍發(fā)射電子形成電子束。 攝像管工作原理 電荷耦合攝像器件工作原理 電荷耦合器件 CCD（ Charge Coupled Device）傳感器使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光信號轉(zhuǎn)變成電荷信號。 ?CCD的 突出特點 就是以電荷作為信號。 電荷耦合攝像器件工作原理 當光入射到 CCD的光敏面時，便產(chǎn)生了光電荷。入射光越強，通過電荷積分所得到的光電荷量越大。如圖 71所示， UG=0時， P型半導體中的空穴 (多數(shù)載流子 )的分布是均勻的； UG Uth時，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)； UG Uth時，表面勢 Φs變得很