高光譜影像系統人機介面之研製｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	陳志軍 Chih-Chun Chen
論文名稱：	高光譜影像系統人機介面之研製 Design of The User''s Interface for Hyperspectral Image System
指導教授：	歐陽盟 Mang Ou-Yang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 光電科學與工程學系 Department of Optics and Photonics
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	87
中文關鍵詞：	人機介面、高光譜影像系統
外文關鍵詞：	hyperspectral image, user''s interface
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光譜影像為近年來新興的一項技術，其能夠將物體的空間資訊與光譜資訊整合在一起，隨著技術的成長，分光光譜數量也增加到數百個波段，因而促進了光譜影像系統的研究與發展。
本研究主要是開發一套操作便利的人機介面程式，其用來操控光譜影像系統中的步達馬達與CMOS影像感測器，並利用影像校正演算法，減少CMOS影像感測器所產生的雜訊，以增加光譜資料擷取的正確性，最後再利用此程式來對系統做MTF以及每擷取一次影像馬達所需移動距離的量測，得到此系統的MTF在空間頻率22.8(lp/mm)時為36.25%，而馬達每移動10.6μm擷取一次影像時，所得到的影像最接近原始的影像。

Recently, spectral image was a novel technique, which integrated the spatial information and spectral information of the object. With the progress of technique, the number of bands increase to hundreds, and
promote the research and development of spectral image system.
This research design a convenient user’s interface, which can control the step motor and CMOS detector to acquire and save the spectral data. Besides, we use the algorithm of image corrections to reduce the noise of CMOS, and increase the accuracy of spectral data acquirement. Finally, we use the interface to measure the MTF of system and find the displacement of step motor with once spectral image acquiring. The result of the MTF is 36.25% when the spatial frequency is 22.8(lp/mm), and the image is the most similar to original when the step motor move 10.6μm with once spectral data acquiring.

摘要........................................................................................................................i
Abstract.................................................................................................................ii
誌謝......................................................................................................................iii
目錄......................................................................................................................iv
圖目錄.................................................................................................................vii
表目錄....................................................................................................................x
一、緒論................................................................................................................1
1-1 前言..........................................................................................................1
1-2 研究動機與目的......................................................................................4
二、色彩光學簡介...............................................................................................6
2-1光...............................................................................................................6
2-2 光與視覺..................................................................................................8
2-2-1 人眼構造.......................................................................................8
2-2-2 光譜感度與光度量比較...............................................................9
2-3 光譜與色彩............................................................................................11
2-3-1 混色原理..................................................................................................11
2-3-2 表色系統..................................................................................................11
2-4 物體的光譜特性....................................................................................16
三、高光譜儀影像系統原理分析.....................................................................19
3-1 高光譜儀影像系統................................................................................19
3-2 光譜影像................................................................................................20
3-3 高光譜儀分光原理................................................................................23
3-3-1 稜鏡分光..................................................................................................23
3-3-2 光柵分光..................................................................................................25
3-4 照明光源................................................................................................28
3-5 影像感測器............................................................................................31
3-5-1 CCD影像感測器.....................................................................................31
3-5-2 CMOS影像感測器..................................................................................34
3-6 馬達與移動平台.................................................................................................36
四、高光譜儀影像系統人機介面之設計.........................................................40
4-1 程式流程設計........................................................................................40
4-2 儀器連結與初始化................................................................................42
4-2-1 步進馬達連結.........................................................................................42
4-2-2 CMOS影像感測器..................................................................................46
4-3 系統對焦................................................................................................48
4-4 影像擷取與資料儲存............................................................................50
4-5 CMOS影像感測器之校正......................................................................54
4-5-1 補償校正..................................................................................................54
4-5-2 熱雜訊點校正.........................................................................................55
4-6 影像的顯示...........................................................................................................56
五、實驗與結果分析.........................................................................................58
5-1 實驗架構................................................................................................58
5-2 實驗與結果分析.................................................................................................61
5-2-1 系統對焦.....................................................................................61
5-2-2 MTF量測......................................................................................64
5-2-3 馬達移動與影像形變.................................................................65
5-2-4 影像校正..................................................................................................67
六、結論與未來展望.........................................................................................70
6-1 結論........................................................................................................70
6-2 未來展望................................................................................................71
七、參考文獻......................................................................................................72
八、個人著作......................................................................................................75

                                

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