第一节 人眼视觉和 与图像探测 光电成像课件.pptVIP

光电成像原理 * 目标探测与识别 人眼对目标的探测识别过程可以分为以下阶段： 有哪些信誉好的足球投注网站(Look)、探测(Det)、分类(Clas)、识别(Rec)、辨别(Iden) 人眼对目标的有哪些信誉好的足球投注网站概率 有哪些信誉好的足球投注网站概率是目标与背景特性、成像系统特性、观察人员状态等多方面因素的复杂函数。 第一节 人眼视觉与图像探测 * 目标探测与识别模型 — 美国Rand模型 P1—有哪些信誉好的足球投注网站一个确定的面积，扫视到目标的概率 * P2—扫视到的目标被探测的概率，涉及人眼视觉系统的对比度探测 CT —50%探测概率的阈值对比度 ?—标准偏差 基于Blackwell 阈值对比度实验数据，并对其进行修正，P50图2-11 * P3—探测到的目标被识别的概率，要求目标有足够的细节 Nr由目标临界尺寸中所包含的独立可探测点确定 确定实际目标像对人眼的张角?和目标显示对比度C 确定使C满足90%探测概率的CT 确定该CT条件下的最小可探测目标张角?’ * ?—噪声引起的衰减因子 SNR—输出显示的信噪比 约翰逊(Johnson)准则 —— 用目标等效条带图案可分辨力来评价成像系统对目标的识别能力 * 一、概 述 光电探测器：能把光辐射量转换为电量(电流或电压)的器件。 按物理效应分为：光子效应和光热效应 光子效应 探测器吸收光子后，直接引起材料原子或分子内的电子状态改变。 光子效应 内光电效应 外光电效应 光电导效应 光伏效应 光磁效应 光电发射效应 * 内光电效应： 光照射在某些物质材料上，在材料内部激发出导电载流子，使材料电导率变化或在材料内部建立内电场的现象。 这种效应多发生于半导体材料。 外光电效应： 光照射在物质材料上，使电子从材料中逸出，在外电场作用下形成真空中的光电子流的现象。 这种效应发生于金属、金属氧化物和半导体材料。 外光电效应和内光电效应的区别 受光照而激发的电子，前者逸出物质表面形成光电子流，而后者则在物质内部参与导电。 * 光辐射能量被探测元件吸收后，引起材料晶格热运动，使探测元件温度升高，导致探测元件的电量变化。 主要有温差电效应、热释电效应等。 光热效应 光子效应与光热效应的区别 光子效应 量子性，与光子能量 h?有关； 对光波频率有选择性； 响应速度快。 光热效应 积累效应，与光子能量h?没有直接关系； 对光波频率没有选择性； 响应速度较慢； 易受环境温度变化影响。 * 二、半导体物理基础知识 能带 几种能带形式 晶体中的电子分布的许可能态 能量分布不连续 能带中包含一定能量范围内准连续分布的能级 满带：完全被电子填满的能带。满带中的电子不起导电作用。 价带：价电子填充的能带。对于金属来说，价带不是满带。对于半导体，绝对零度时，价带是满带。 导带：未被电子填满的能带。在电场作用下，由于电子运动可以形成电流。 禁带：价带和导带之间的能量间隙。绝缘体的禁带很宽，半导体的禁带较窄。 * 导带(价带) 满带 金属能带图 半导体能带图 导带 价带 满带 禁带 空带 价带 满带 禁带 绝缘体能带图 * 本征半导体：I 型半导体 没有任何外来杂质和晶格缺陷的理想半导体称为本征半导体。 半导体类型 特 点： 在绝对零度时，不受外界影响的情况下，价带是满带，导带是空带，因此不能导电。 在热运动或外界的影响下，价电子跃迁到导带，产生自由电子和空穴，构成导电载流子，具有导电性。 本征半导体电子和空穴成对出现，导带中的电子浓度n和价带中的空穴浓度p相等。 Ec Ev Eg +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 * 杂质半导体：II 型半导体 半导体中掺一定的其它元素，不仅可以影响起电导情况，而且可以决定导电的类型。 N型半导体： 能对半导体导带提供导电电子，电导主要靠导带中的电子，为电子型导电。 施主杂质：能够提供导带电子的杂质。V族元素，如磷、砷、锑等。 多余电子 磷原子 硅原子 Ec Ev Eg ED + + * P型半导体： 能对半导体价带提供空穴，导电主要靠价带的空穴，为空穴型导电。 受主杂质：能够提供价带空穴的杂质。III族元素硼、铝、镓、铟等。 特点： 施主能级位于半导体导带底之下，与之靠近； 施主杂质电离能小于半导体禁带宽度； 电子是多数载流子(多子)，空穴是少数载流子（少子），空穴是本征激发产生的。 空穴 硼原子 硅原子 Eg Ec Ev EA - - * 特点： 受主能级位于半导体价带顶之上，与之靠近； 受主杂质电离能小于半导体禁带宽度； 空穴