数码相机中的图像传感器和信号处理

作者:(日)Junichi Nakamura 著,徐江涛 高静 聂凯明 译

丛书名:信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列

定价:45元

印次:1-12

ISBN:9787302383635

出版日期:2015.02.01

印刷日期:2024.12.12

图书责编:文怡

图书分类:零售

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图像传感器已经渗透到人类生活中的各个领域。首先,人眼敏感的光谱范围相对局限,对于非可见光范围内的光信息接收,需要借助图像传感器完成; 其次,人眼所能分辨的物体的极限物理尺寸远大于微观尺度,故对于各种物理化学的微观变化的研究须借助图像传感器成像; 再次,对于人类暂时无法到达的空间的研究,也需要借助图像传感器来进行; 最后,日常生活当中,图像传感器还能进行超高速监控,并且记录影像。基于上述原因,图像传感器一经发明便在消费类电子、视频监控、航空航天、工业、医疗、军事等多个领域得到了广泛应用,并且日益成为人类活动所依赖的重要工具。 根据光信号的感知和读出方式不同,图像传感器可以分为CCD和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)两类。CCD图像传感器由于采用了独特的工艺技术,其具有弱光照条件下效果好、信噪比高、色彩还原能力强等优点,从而主导了图像传感器感光元件领域近30年。CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)是在进入20世纪90年代后,由于对低成本成像系统的消费需求激增而开始兴起的另一类图像传感器。CIS采用半导体电路最常用的CMOS工艺,具有集成度高、功耗小、响应速度快等优势。随着CMOS工艺的不断进步,CIS已经取代了CCD图像传感器的市场主流地位。2014年,CIS芯片出货量超过35亿颗。 随着图像传感器技术持续发展,相关著作不断涌现,本书原著即为其中之一。本书以大众所熟悉的数码单反相机的发展历史为出发点,阐述了相机中的镜头、感光器件和图像处理电路等硬件的结构及原理,详细介绍了图像处理算法以及相机成像质量评价的相关基础知识,是一本不可多得的、相对全面的图像传感技术领域专著。本书原作者及合作者均是图像传感领域的资深从业者,相信他们的经验将为国内相关领域的从业者提供很好的借鉴。 本书译者及课题组自2001年起开展CMOS图像传感器芯片研究,先后承担了多项CMOS图像传感器和视觉信号处理芯片等领域的国家科研项目,具有扎实的理论功底和丰富的实践经验,这为本书的翻译工作打下了良好的基础。

徐江涛 ,男,1979年生人,博士,天津大学电子信息工程学院副教授,硕士生导师,2007年毕业于天津大学,获微电子学与固体电子学博士学位。主要研究方向为CMOS图像传感器芯片及相机系统设计,复杂数字图像处理系统芯片(SoC)设计。主持国家自然科学基金项目“超低功耗同步图像传感压缩芯片设计理论研究”、“基于仿生视觉机理的彩色异步时域CMOS视觉传感器设计研究”等。参加国家自然科学基金重点项目“90 纳米以下高性能CMOS 图像传感器关键技术研究”“基于光电子/微电子混合集成的视觉芯片”等。在CMOS图像传感器领域发表学术论文五十余篇,授权发明专利十余项。

译者序 人类通过视觉系统获取的信息占获取信息总量的80%以上,如果说计算机相当于人类的大脑,那么图像传感器则相当于人类的眼睛。图像传感器作为图像信息获取最重要和最基本的器件,在信息世界中占据着极其重要的地位。半导体图像传感器相比传统的胶片成像具有可实时处理和显示、数字输出、便于储存和管理等诸多优势,迅速成为图像传感器发展的主导力量。2009年,凭借着在发明CCD(ChargeCoupled Device,电荷耦合器件)和影像传感技术方面所做出的杰出贡献,美国科学家Willard S.Boyle和George E.Smith荣获了诺贝尔物理学奖。这是对40余年来半导体图像传感器技术飞速发展的最大肯定。 图像传感器已经渗透到人类生活中的各个领域。首先,人眼敏感的光谱范围相对局限,对于非可见光范围内的光信息接收,需要借助图像传感器完成; 其次,人眼所能分辨的物体的极限物理尺寸远大于微观尺度,故对于各种物理化学的微观变化的研究须借助图像传感器成像; 再次,对于人类暂时无法到达的空间的研究,也需要借助图像传感器来进行; 最后,日常生活当中,图像传感器还能进行超高速监控,并且记录影像。基于上述原因,图像传感器一经发明便在消费类电子、视频监控、航空航天、工业、医疗、军事等多个领域得到了广泛应用,并且日益成为人类活动所依赖的重要工具。 根据光信号的感知和读出方式不同,图像传感器可以分为CCD和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)两类。CCD图像传感器由于采用了独特的工艺技术,其具有弱光照条件下效果好、信噪比高、色彩还原能力强等优...

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第1章数码相机概览

1.1什么是数码相机

1.2数码相机的历史

1.2.1早期概念

1.2.2索尼Mavica

1.2.3静态视频相机

1.2.4静态视频系统为什么会失败

1.2.5数码相机的黎明

1.2.6卡西欧QV10

1.2.7像素数量之战

1.3数码相机的类型

1.3.1傻瓜式相机

1.3.2单反相机

1.3.3数码后背

1.3.4玩具相机

1.3.5可拍照手机

1.4数码相机的基本结构

1.4.1数码相机的典型框图

1.4.2光学系统

1.4.3成像器件

1.4.4模拟电路

1.4.5数字电路

1.4.6系统控制

1.5数码相机的应用

1.5.1新闻摄影

1.5.2印刷出版

1.5.3网络应用

1.5.4其他应用

第2章数码相机中的光学系统

2.1光学系统基础及光学性能评价标准

2.1.1光学系统基础

2.1.2调制传递函数和分辨率

2.1.3像差和点列图

2.2数码相机中光学系统的特点

2.2.1数码相机成像光学系统的配置

2.2.2景深和焦深

2.2.3光学低通滤波器

2.2.4衍射的影响

2.3数码相机成像光学系统设计的几个重要方面

2.3.1设计过程举例

2.3.2玻璃材料的选择

2.3.3有效利用非球面透镜

2.3.4镀膜

2.3.5抑制变焦镜头出射光线的角度波动

2.3.6设计中对大... 查看详情

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