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基于液晶空间光调制器（LC-SLM）和数码摄像机（CCD）的相位调制伪彩色编码

作　者: 赵思宁
导　师: 魏臻
学　校: 天津理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 液晶空间光调制器数码摄像机 4f系统图像增强伪彩色处理相位调制
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为了更好地探知图像所包含的信息,通过各种图像处理方法对图像进行增强是一种很实用的处理手段。其中灰度级图像增强是图像处理中的典型处理方法,并应用于诸多领域,如侦察、遥感、军事、卫星影像以及其他可视化图像方面。从人眼视觉特性的角度来说,人眼能识别的颜色种类远高于所能识别的密度等级数,而灰度级图像信息主要是通过密度差异体现出来,为增强这种密度差异信息,人们在灰度级图像中引入彩色,即所谓的伪彩色编码的方法。现有的伪彩色增强处理技术,从大的方面分主要有数字处理方法和光学处理方法两大类。然而这两种方法均有不足之处：数字处理方法在处理高于256级灰度的高分辨率图像时,只能先将灰度级压缩影射为256级灰度,然后再进行编码,因此就会产生灵敏度不高,色彩层次不够分明等缺点,而且在处理这种高分辨率灰度图像时,所采用的算法不可避免的过分冗长,增加了成本费用和处理时间；光学方法处理图像是二维并行的,设备简单、成本低,且处理的容量大、色彩丰富鲜明,可以对输出图像进行一定程度上的微调。但因对需要对黑白图像进行化学预处理,其过程复杂耗时,无法达到数字伪彩色方法那样输入即出实时调制,这给实际的应用带来了很大的局限性。为解决上述问题,本文提出一种基于液晶空间光调制器(LC-SLM)和数码摄像机(CCD)新型伪彩色光学系统。用SLM取代包含有灰度图像信息的全息光栅,提出一种在位相全息图中加载朗奇光栅的方法,结合白光信息处理的4f系统和空间滤波,实现对灰度图像的实时调制。本文首先介绍了图像处理技术基本组成以及图像处理中与伪彩色相关的概念。第二章主要介绍了色度学基础与图像的分类和常用格式。第三章介绍了空间光调制器分类、发展状况及其应用,并对本文所用空间光调制器做简要介绍。第四章在介绍了一般伪彩色图像处理系统的组成后,分别介绍了数字处理方法和光学处理方法中几种常见伪彩色处理方法,通过对相位调制密度伪彩色编码实验的数学分析,提出一种基于液晶空间光调制器(LC-SLM)(?)口数码摄像机(CCD)新型伪彩色光学系统,并对该系统中存在的问题加以分析,提出了相应的解决方案。本文的创新之处主要有以下两点：第一点,通过对相位调制密度伪彩色编码实验的数学分析,引入空间光调制器和数码相机对原有实验系统加以改进,该方法增强了光学伪彩色方法的灵活性和适应性,充分发挥光学处理模式的高灵敏度、大容量、色彩丰富等特点,同时又克服了纯光学系统不能实时处理的缺点。第二点,采用空间光调制器这种光电转换器对计算数字图像处理和传统光学图像处理进行了一次有益结合,开发出的伪彩色编码系统可以实时地处理高分辨率灰度图像。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题的提出及任务  10
  1.2 伪彩色图像增强处理  10-15
    1.2.1 图像处理  10-12
    1.2.2 伪彩色技术  12-15
  1.3 本文研究重点  15-17
第二章色度学概述  17-28
  2.1 色彩基础  17-23
    2.1.1 色度学  17-19
    2.1.2 颜色模型  19-23
  2.2 图像  23-28
    2.2.1 图像及其分类  23-25
    2.2.2 图像格式  25-28
第三章空间光调制器  28-39
  3.1 空间光调制器概述  28-35
    3.1.1 空间光调制器的基本结构与分类  28-30
    3.1.2 空间光调制器的功能  30-32
    3.1.3 空间光调制器的基本性能参数  32-35
  3.2 液晶空间光调制器  35-39
    3.2.1 液晶及其电光效应  35-37
    3.2.2 液晶空间光调制器的相位调制原理概述  37-39
第四章伪彩色图像增强处理系统  39-54
  4.1 伪彩色图像增强处理系统的构成  39
  4.2 常用伪彩色处理方法  39-48
    4.2.1 密度分割  40-41
    4.2.2 灰度级伪彩色变换  41-44
    4.2.3 频域滤波伪彩色增强  44-45
    4.2.4 相位调制伪彩色编码  45-48
  4.3 基于液晶空间光调制器(LC-SLM)和数码摄像机(CCD)的伪彩色编码  48-54
第五章总结  54-55
参考文献  55-57
发表论文和科研情况说明  57-58
致谢  58

基于液晶空间光调制器（LC-SLM）和数码摄像机（CCD）的相位调制伪彩色编码

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