《光电成像技术》课程教学大纲
《光电成像技术》课程教学大纲 课程代码:0807708013 课程名称:光电成像技术 英文名莉〈: Optical imaging technology 学 分:2 总学时:32 讲课学时:32实验学时:0上机学时:0 课外学时:32 适用对象:光电信息、通信工程、电子信息专业及计算机通信专业的本科生 先修课程:工程光学、信息光学、模拟电子技术、数字电子技术 学生自主学习时数建议:32学时 一、课程性质、目的和任务 《光电成像技术》是光电信息科学与工程专业的一门的专业选修课课。本课程将介绍以 CCD和CMOS图像传感器为核心器件的光电成像系统的基本原理、技术、性能和应用领域。 通过本课程的教学使学生掌握光电成像技术的基本理论、光电成像系统进行分析和设计的基 本方法,培养学生分析问的题和解决问题的能力。 二、教学基本要求 了解光电成像技术的发展脉络,了解光源、人眼的视觉特性,理解图像显示器件,掌握 光电成像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理,掌握各种光电成像系统的结构,并会 运用各子系统进行相应的设计。 三、教学内容 第一章绪论 1、教学内容 (1) 光电成像技术的产生及发展 (2) 光电成像技术的应用范畴 (3) 光电成像器件的分类 (4) 光电成像器件的特性 (5) 人眼的视觉特性 2、重点和难点 (1) 重点:光电成像器件的特性,人眼的视觉特性 (2) 难点:人眼的视觉特性 第二章辐射源及光源 1、教学内容 (1) 光辐射的度量及物体热辐射 (2) 半导体对光的吸收 (3) 光电效应 (4) 光电成像器件的特性 (5) 自然光源 (6) 半导体发光二极管(LED)光源 (7) 图像传感器应用系统中光源和照度的匹配 2、重点和难点 (1) 重点:光辐射,光电成像器件的特性 (2) 难点:图像传感器应用系统中光源和照度的匹配 第三章图像扫描与图像显示技术 1、教学内容 (1) 图像解析原理 (2) 图像的显示 (3) 图像显示器的分类 (4) 典型图像显示器 (5) 图像的格式 2、重点和难点 (1) 重点:图像解析原理 (2) 难点:图像像素点、显示器、人的视觉与图像格式的关系 第四章电荷耦合摄像器件的基本工作原理 1、教学内容 (1) 电荷存储 (2) CCD的电极结构 (3) 电荷耦合 (4) 电荷的注入和检测 (5) CCD的电荷转移过程 (6) CCD的特性参数 2、重点和难点 (1) 重点:CCD的特性参数 (2) 难点:CCD的特性参数与实际应用之间的关系 第五章典型线阵CCD图像传感器 1、教学内容 (1) 典型单沟道线阵CCD (2) TCD1209D器件及其应用 2、重点和难点 (1) 重点:理解TCD1209D器件的特性 (2) 难点:TCD1209D设计电路 第六章典型面阵CCD 1、教学内容 (1) DL32 型面阵 CCD (2) 面阵CCD摄像器件的特性 (3) MTV 2821 摄像机 (4) CCD彩色摄像机 2、重点和难点 (1) 重点:面阵CCD的特性及其工作过程 (2) 难点:理解摄像机与成像之间的关系 第七章CMOS图像传感器 1、教学内容 (1) MOS场效应管 (2) CMOS成像器件的原理结构 (3) CMOS图像传感器的性能指标 (4) 典型CMOS图像传感器 (5) CMOS摄像机 2、重点和难点 (1) 重点:CMOS图像传感器的工作原理与性能指标 (2) 难点:理解和应用CMOS图像传感器 第八章视频信号处理与计算机 1、教学内容 (1) CCD视频信号的二值化处理 (2) CCD视频信号的量化处理 (3) 线阵CCD输出信号的数据采集与计算机接口 (4) 面阵CCD的数据采集与计算机 2、重点和难点 (1) 重点:CCD视频信号的处理 (2) 难点:如何应用计算机采集视频信号 第九章图像传感器的光学成像 1、教学内容 (1) 光学成像系统的基本计算公式 (2) 光学元件的成像特性 (3) 光学成像系统中的光阑 (4) 常用光电图像转换系统的成像特性 2、重点和难点 (1) 重点:理解光学成像系统的工作过程 (2) 难点:光、电、图像、显示与视觉特性的综合 第十章图像传感器的典型应用 1、教学内容 (1) 图像传感器用于一维尺寸的测量 (2) 线阵CCD图像传感器用于二维位置的测量 (3) 图像传感器在内窥镜摄像系统中的应用 (4) CCD在BGA管脚三维尺寸测量中的应用 2、重点和难点 (1)重点:理解图像传感器的应用 (2)难点:启发学生创设新的应用领域 四、实践环节设计 (黑体,小4号字) 无 五、课外习题及课程讨论 (黑体,小4号字) 本课程的课外习题主要为教材课后习题。 六、教学方法与手段(黑体,小4号字) 本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。 七、各教学环节学时分配 (黑体,小4号字) 章节(或内容) 讲课 实验 上机 习题课 讨论课 自主学习 合计 绪论 2 2 辐射源及光源 2 4 6 图像扫描与图像显示技术 4 4 8 电荷耦合摄像器件的基本 工作原理 4 4 8 典型线阵CCD图像传感器 2 2 典型面阵CCD 4 4 8 CMOS图像传感器 4 4 8 视频信号处理与计算机 2 4 6 图像传感器的光学成像 4 4 8 图像传感器的典型应用 4 4 8 合计 32 32 64 字体为宋体,5号字,固定列宽,行高设为0.8cm (多行文字设为自动,即行高为最小 值)。 八、学生自主学习要求 学习教师未涉及其余较有价值部分。并根据要求自由成组讨论。 九、考核方式与成绩评定 1、本课程闭卷考试 2、总评成绩采用百分制,其中期末考试占60-70%,平时作业及课堂表现占30-40% o 十、推荐教材和教学参考书(黑体,小4号字) 教材:《图像传感器应用技术》,王庆有编著,电子工业出版社,2013年。 参考书: 《光电成像原理与技术》,白廷柱编著,北京理工大学出版社,2006年 《光电传感器应用技术》,王庆有编著,机械工业出版社,2007年 《现代光电子成像技术概论》,向世明编著,北京理工大学出版社,2010年。 大纲制订人: 大纲审定人: 制订日期: