图像增强器讲解
图像增强器的介绍
图像增强器的介绍介绍图像增强是一个真空管装置，直径为一般18-25毫米。
增压器包括一个光电阴极和荧光屏，光电阴极是输入窗的内侧，和多碱图层或半导体层的荧光屏，这是对的内侧上的荧光磷光体涂层输出窗口。
还包括无论是简单的网格状电极（即，早期增强技术）通过管或加速电子，在以后的增强器，一个复杂的电子倍增的微通道板（MCP）（图1）。
MCP技术在本附注后面讨论。
入射的光子撞击光阴极的引起光电效应释放电子。
然后，这些电子被加速（再乘以在更近的增强器）到荧光屏，电子撞击涂层，引起的光。
这释放的光由每次射入光子撞击的光电阴极的表面产生的光子构成。
影像增强器的发展由在军事上使用的夜视镜为主要动机。
各种类型的图像已经用于近红外（NIR），晚上的主要形式优化照度的战斗环境。
这种军事影响力导致了图像的类型和增强器正式的命名惯例。
类型被称为？代？目前包括（以技术开发）一代，第二代，超第二代的（或第二代+），和第三代。
后来在本附注进行讨论增压式代之间的区别。
影像增强器的掺入高性能的充电耦合器件（CCD）摄像机已经产生增强型CCD（ICCD）系统成像和光谱学是拥有超低照度高灵敏度条件，并允许极短的现象，时间分辨率（小于2毫微秒）。
这些ICCD系统被广泛用于此类国家的最先进的中应用激光诱导荧光（LIF），激光诱导击穿光谱（LIBS），燃烧研究，等离子体研究，非破坏性的检测（NDT），和单分子荧光成像。
图像增强的组件光电阴极光电阴极是在一个图像增强器的第一个主要部件。
光电阴极涂层将入射的光的光子的一部分插入电子。
并非由光电捕获光子被从输由增压器产生的最终信号。
因此，量子效率（QE），定义为入射光子的比例转换为电子费用，是增强器非常重要。
早期的增压器使用多碱涂料组成的化合物与在可见光公平光转化性能（VIS）和紫外（UV）的区域，但在近红外波长相对有限的反应。
这些涂料普遍类似物钠，钾，锑，铯，或银。
砷化镓（GaAs）是一个较新的半导体，低带隙涂层具有高量子效率在可见光和近红外区域。
象增强器的基本工作原理
象增强器的基本工作原理
象增强器（image enhancer）的基本工作原理是通过使用图像
处理算法，对原始图像进行一系列的数字信号处理操作，以提高图像的质量和可视化效果。
其基本工作原理如下：
1. 图像增强算法选择：根据具体的应用需求和图像特点，选择适当的图像增强算法。
常用的算法包括直方图均衡化、对比度增强、去噪、边缘增强、图像锐化等。
2. 图像预处理：对原始图像进行预处理，例如调整图像大小、剪裁、旋转等，以便更好地适应图像增强算法。
3. 图像增强处理：将预处理后的图像输入到增强算法中，进行图像增强处理操作。
这些操作可能包括调整图像的亮度、对比度、色彩平衡等，并且可能会应用特定的滤波算法来增强图像的细节和边缘。
4. 图像后处理：增强后的图像可能会出现一些不良的效果，例如图像过度增强、噪点增多等。
因此，在完成图像增强处理后，需要进行图像的后处理操作，以消除这些不良效果。
5. 显示或输出增强后的图像：最后，将增强后的图像显示或输出给用户，以提供更清晰、更炫目的视觉效果。
总体来说，象增强器通过一系列图像处理操作，改善图像的质量和视觉效果，使图像更符合人类的视觉感知，从而提供更好的图像观看体验。
简述红外变像管和像增强器的工作原理
红外变像管和像增强器是用于夜视和红外成像的两种不同技术，它们的工作原理各不相同。
1. **红外变像管（Image Intensifier Tube）**:
- **光电倍增**：红外变像管使用光电倍增技术来增强微弱的光信号。
当红外光或可见光进入红外变像管时，它击中光敏面板，激发电子。
- **光电子倍增**：激发的电子被加速并撞击光电倍增管内的光敏表面。
每次碰撞都会释放更多的电子，形成电子级联。
- **成像**：最终，电子级联产生的电流被转化为亮度增强图像，这个图像可以在显示器上观察。
这使得微弱的光信号可以被放大，以产生清晰的图像，即所谓的夜视图像。
- **可见光和红外**：红外变像管可以用于放大可见光和红外光信号，因此它们在夜视设备中广泛使用。
2. **像增强器（Thermal Imaging）**:
- **热红外感应**：像增强器使用热红外感应来捕捉目标的热辐射。
物体发出的热辐射是无论是否有可见光都会产生的，因此像增强器在完全黑暗或烟雾等情况下也能工作。
- **热图生成**：热红外感应器捕捉不同温度的热辐射，然后将这些数据转换成热图。
热图显示了目标的温度分布，从而生成一个热图像。
- **观察目标**：热图像可以在显示器上观察，其中不同颜色或亮度表示不同温度的区域。
热图像允许用户看到目标的热特征，而不仅仅是其可见光外观。
总之，红外变像管和像增强器是两种用于改善夜视和热红外成像的不同技术。
红外变像管依赖光电倍增来增强微弱的光信号，而像增强器则使用热红外感应来捕捉目标的热辐射，以产生热图像。
每种技术都在不同应用中具有独特的优势。
影像增强器工作原理
影像增强器工作原理
影像增强器是一种用于对图像进行改善和优化的技术。
其工作原理基于对图像的局部调整和全局增强，通过改变图像的亮度、对比度、颜色等参数，以提高图像的视觉效果和可识别度。
影像增强器通常包含以下几个步骤：
1. 图像预处理：首先对原始图像进行预处理，包括去噪、锐化等操作。
这些操作可去除图像中的噪声，使得后续的增强操作更加准确。
2. 局部调整：接下来，对图像的不同局部区域进行不同程度的调整。
常见的局部调整技术包括直方图均衡化、局部对比度增强等。
这些技术可使得图像的局部细节更加清晰，从而提升图像的可分辨性。
3. 全局增强：除了局部调整，影像增强器还会对整个图像进行全局的增强操作。
这包括亮度增强、对比度增强等。
全局增强技术可调整图像的整体亮度和对比度，使得图像更加鲜明、清晰。
4. 色彩校正：最后，影像增强器会对图像的色彩进行校正。
这包括调整图像的色调、饱和度等参数，以使得图像的颜色更加自然和饱满。
通过以上步骤的组合调整，影像增强器能够改善图像的品质，
提升图像的观赏性和识别度。
它的应用领域广泛，包括医学影像、航空航天、安防监控等。
图像增强原理
图像增强原理
图像增强是数字图像处理中的一项重要技术，它通过对图像进行各种处理，使图像在视觉上更加清晰、鲜艳、易于观察和分析。
图像增强技术在医学影像、卫星图像、安防监控、图像识别等领域都有着广泛的应用。
本文将介绍图像增强的原理及常见的增强方法。
图像增强的原理主要是通过增加图像的对比度、亮度、锐度等方式，改善图像的质量，使得图像更符合人眼的观察习惯。
对比度增强是指增加图像中相邻像素灰度级之间的差异，使图像更加鲜明。
亮度增强则是通过调整图像的亮度水平，使图像整体明亮度更加适宜。
而锐度增强则是增强图像中物体的边缘和细节，使图像更加清晰。
常见的图像增强方法包括直方图均衡化、滤波增强、灰度变换等。
直方图均衡化是一种通过对图像的灰度级分布进行重新分配，以增加图像对比度的方法。
滤波增强是通过应用各种滤波器，如均值滤波、中值滤波、高斯滤波等，来改善图像的质量。
灰度变换是通过对图像的灰度级进行变换，如对数变换、幂次变换等，来增强图像的亮度和对比度。
在实际应用中，图像增强技术需要根据具体的图像特点和应用需求来选择合适的方法。
例如，在医学影像中，对比度增强和边缘增强是常用的方法，以帮助医生更准确地诊断病变。
而在卫星图像中，亮度增强和滤波增强是常用的方法，以提高图像的清晰度和细节。
总之，图像增强是一项重要的图像处理技术，通过增加图像的对比度、亮度、锐度等方式，改善图像的质量，使得图像更符合人眼的观察习惯。
不同的增强方法适用于不同的图像特点和应用需求，需要根据具体情况选择合适的方法。
希望本文能够帮助读者更好地了解图像增强的原理和常见方法。
卷积神经网络中的图像增强方法讲解
卷积神经网络中的图像增强方法讲解卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种在计算机视觉领域广泛应用的深度学习模型。
在图像处理任务中，图像增强是一项重要的预处理步骤，旨在提高图像质量、增强图像细节以及减少图像噪声。
本文将讲解卷积神经网络中常用的图像增强方法。
首先，我们来介绍一种常见的图像增强方法，即直方图均衡化（Histogram Equalization）。
直方图均衡化是一种通过调整图像像素值分布来增强图像对比度的方法。
其基本思想是将图像的直方图拉伸到整个灰度范围内，从而使得图像的亮度更加均匀。
在卷积神经网络中，直方图均衡化可以作为一种预处理步骤，用于增强输入图像的对比度，从而提高网络的性能。
除了直方图均衡化，另一种常用的图像增强方法是图像平滑（Image Smoothing）。
图像平滑可以通过滤波操作来减少图像中的噪声，并使图像变得更加平滑。
在卷积神经网络中，常用的图像平滑方法包括均值滤波、高斯滤波等。
均值滤波是一种简单的滤波方法，它将图像中每个像素的值替换为其周围像素的平均值。
而高斯滤波则是一种基于高斯分布的滤波方法，它可以更好地保留图像的细节信息。
此外，图像增强还可以通过图像增强算法来实现，其中最常见的算法之一是图像锐化（Image Sharpening）。
图像锐化可以通过增强图像的边缘和细节来使图像更加清晰。
在卷积神经网络中，图像锐化可以通过卷积操作来实现。
常用的图像锐化滤波器包括拉普拉斯滤波器和Sobel滤波器等。
拉普拉斯滤波器可以增强图像的高频细节，而Sobel滤波器可以增强图像的边缘。
此外，卷积神经网络中还可以使用数据增强（Data Augmentation）来增强训练数据集。
数据增强是一种通过对训练数据进行随机变换来扩充数据集的方法，旨在提高网络的泛化能力。
常用的数据增强方法包括图像平移、旋转、缩放、翻转等。
这些变换可以通过对输入图像进行随机的平移、旋转、缩放和翻转等操作来生成新的训练样本，从而增加数据集的多样性。
图像增强讲义
中值滤波
中值滤波是对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用 中值代替窗口中心像素的原来灰度值，因此它是一种非线性 的图像平滑法。 例：采用1×3窗口进行中值滤波 原图像为： 2 2 6 2 1 2 4 4 4 2 4 处理后为： 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 它对脉冲干扰及椒盐噪声的抑制效果好，在抑制随机噪 声的同时能有效保护边缘少受模糊。但它对点、线等细节较 多的图像却不太合适。 对中值滤波法来说，正确选择窗口尺寸的大小是很重要 的环节。一般很难事先确定最佳的窗口尺寸，需通过从小窗 口到大窗口的中值滤波试验，再从中选取最佳的。
f (i,j)
②指数变换
指数变换的一般表达式为
g(i, j) b
c f (i , j )a
1
这里参数a,b,c用来调整曲线的位置和形状。这种变 换能对图像的高灰度区给予较大的拉伸。 f (i,j)
g (i,j)
对数变换动态范围压缩
直方图修整法
灰度直方图反映了数字图像中每一灰度级与其出现频率 间的关系,它能描述该图像的概貌。通过修改直方图的方法 增强图像是一种实用而有效的处理技术。
(c / a ) f ( x, y ) 0 f ( x, y ) a g ( x, y) [(d c) /(b a)][ f ( x, y) a] c a f ( x, y) b [(M d ) /(M b)][ f ( x, y) b] d b f ( x, y) M f f g
下面是一个直方图规定化应用实例。
图(C)、(c)是将图像(A)按图(b)的直方图进行规定化得 到的结果及其直方图。通过对比可以看出图(C)的对比度同 图（B)接近一致，对应的直方图形状差异也不大。这样有利 于影像融合处理，保证融合影像光谱特性变化小。
如何选择像增强器
如何选择像增强器像增强器一般会与相机进行联用，使用高增益的像增强器，微弱光信号倍增后强度更高，使相机在更高灵敏度、更短曝光时间、更高帧速下进行工作。
我们应该如何选择高速图像增强模块呢？高速图像增强模块主要由光阴极、MCP、荧光屏、门控模块、高精度数字延时器组成，他的主要功能是光学增益及纳秒级快门，不同型号的高速图像增强模块功能不同，选择高速图像增强模块时，首先要明确以下问题：1.是否需要纳秒级光学快门？高速图像增强模块具有500ps、3ns光学快门及常开三种型号。
根究实验需求选择。
2.测量光学信号的波段？根据测试波段选择光阴极3.光信号强度？单层MCP的像增强器和双层MCP的高速图像增强器增益不同，需要根据光信号强度来选择。
4.相机拍摄帧速？针对不同相机拍摄帧速需求，选择适配荧光屏类型。
5.相机接口型号？明确高速图像增强模块后面联用的相机的镜头接口型号以适配。
6.光学镜头接口型号？明确高速图像增强模块镜头接口型号以适配根据上述问题，我们来进行选择：1.是否需要纳秒级光学快门？高速图像增强模块一般与高速相机联用，高速相机一般情况下曝光时间是1us，如需要更短的光学快门，如500ps或3ns光学快门，可通过高速图像增强模块来实现。
高速图像增强模块具有500ps、3ns 光学快门及常开三种型号，如需500ps或3ns光学快门，则需配置门控单元及高精度数字延时器，如需配置常开型号，则无需配置门控单元及高精度数字延时器。
2.测量光学信号的波段？光阴极由光电转换材料制成，可以把进入像增强器的光子转换为电子。
光阴极量子效率决定了光阴极把光子转换成电子的能力，转换电子的能力越强，原始光信号越多，像增强器的总体增益越高。
不同光阴极光谱响应波段不同，选择像增强器时，首先要根据测试波段来选择光阴极。
如探测波段为紫外波段，可选择Hi-QE blue和Hi-QE UV光阴极，该光阴极在200-400nm都具有较高量子效率，可达32%。
影像增强器的结构及原理精选课件
2、 亮度增益：影像增强管的主要用 途是提高影像亮度，便于摄像机摄像。输 出屏影像亮度与输入屏影像亮度之比定义 为影像增强管的亮度增益。亮度增益与以 下两个因素有关：
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(1)缩小增益：增强管的输入屏面 积大，输出屏面积小，输入屏上光电阴 极发出的电子经电子透镜后集中投射到 面积较小的输出屏上，使输出屏单位面 积接受的电子数量增加很多，导致输出 屏亮度提高，称为缩小增益。其关系是：
8
图 8 - 4 电子通过 电场界面时 发生折射
sin²a₁/sin²a₂=E2/E1 这一公式与光学的折射公式十分相 似，所以把聚焦电场称为电子透镜。
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3、 输出屏：用于把增强的电子影 像转换成可见光影像。其主要结构是输 出光电层和玻璃层。玻璃层是增强管外 壳的一部分，是输出屏的支持体。荧光 层内面敷有一层铝箔构成输出光电面。
因套管前端没有屏蔽材料，外界磁 场对增强管会有影响，常见的是地磁对 增强管的影响，尤以南北方向安置时为 更甚。
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三、 电源
增强管工作时必须给各极提供适当 电位。这些电极的电位均由电源部分提供。
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36
J
二、 套管
为保证增强管的安全和正常使用，增 强管要由管套封装并夹持固定在合理位 置。管套分筒部、后端和前端三部分， 其构成和功能如下：
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1、 筒部：筒部由支持重量和定位的 主结构层(金属外壳)、0.8~1.0mm 的铍 膜合金属和1~2mm 的铅板层三层组成。
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铍膜合金具有较高的导磁率，对增 强管起屏蔽作用，防止外磁场对增强管 内电场的影响。
(2)流量增益：是指在增强管内， 由于阳极电位的加速作用，光电子获得 较高能量，撞击到输出屏荧光层时，能 激发多个光子，光电子能量越大，激发 出的光子越多，荧光亮度越强。这种增 益称为流量增益(又称能量增益)。增 强管的流量增益一般在50~100倍左右。
图像增强器讲解
像式像增强器，它与单级像管结构十分相似，只是在电子 光学系统与荧光屏之间插入微通道板，像增强器的输入端、 输出端均采用光纤面板。其原理是：输入光纤面板上的光 电阴极发射的电子图像，经电子光学系统聚焦、加速并经 微通道板倍增后，在荧光屏上成一倒立实像，故也称为倒 像管。它具有较高的像质和分辨率。改变微通道板两端电 压即可改变其增益，此种管子还具有自动防强光的优点。
光电阴极
光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。 像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多 碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长 范 围电宽子光的学负系电统子亲合势(NEA)光电阴极。
电子光学系统对电子施加很强的电场，使电子获得能量，因而能将 光电阴极发出的电子束加速并聚焦成像在荧光屏上，从而实现图像 亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。电子光学系统有两种 形式，即静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作 用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦作用来共同完成。
像管
像管由3个基本部分组成。
一是光电变换部分，即光电阴极，它可以使不可见光图 像或亮度很低的光学图像，变成光电子发射图像；
二是电子光学部分，即电子透镜，有电聚焦和磁聚焦两 种形式，它可以使光电阴极发射出来的光电子图像，在 保持相对分布不变的情况下进行加速；
三是电光变换部分，即荧光屏，它可以使打到它上面的 电子图像变成可见光图像。
图像增强器与摄像器件耦合得到微光摄影机 微光摄影机所用的图像增强管可以是级联管、倒像式管或近 贴式微通道板管。图像增强器的增益可达10^4-10^5倍，因此， 与之耦合的摄像器件都可以在微光下工作，但会使输出信噪 比劣化与清晰度下降。
医用X光透视成像系统
X射线像增强器实质是一种变像管，它的作用是将不可见的 X射线图像转换成可见光图像，并使图像亮度增强。如图 6−13所示，一般的X射线像增强器是由输入转换屏、光电 阴极、电子光学系统和输出荧光屏几部分组成的。工作过 程如下：X射线通过被检体后，在输入转换屏前形成被检体 的X射线图像，此图像轰击转换屏后转换成微弱的可见光图 像；微弱的可见光图像激发相邻的光电阴极发射相应的电 子图像；光电子流被电子光学系统聚焦和加速；高能电子 激发输出荧光屏，将电子图像转换成尺寸缩小而亮度增强 的可见光图像。
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像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多 碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长
范 围电宽子光的学负系电统子亲合势(NEA)光电阴极。
复合聚焦电子光学系统(即电磁聚焦系统)中 既有磁场也有电场。该系统的磁场是由像管 外面的长螺线管通过恒定电流产生的，电场 是由光电阴极和阳极间所加直流高压产生的。 因此，从光电阴极面上发出的电子在纵向电 场和磁场的复合作用下，都能以不同螺旋线 向阳极前进；由阴极面上同一点发出的电子， 只要在轴向有相同的初速度，如图6−6所示 就能保证在一个周期之后相聚于一点，起到 聚焦作用。 磁聚焦的优点是聚焦作用强，容 易调节，边缘像差小，分辨率高，缺点是体 积和重量较大，结构较复杂。
第一，图中每个单级变像管的输入和输出都用光纤面板 制成，便于级与级之间的耦合。
第二，必须注意荧光屏和后级光电阴极的光谱匹配，即荧 光屏发射的光谱峰值与光电阴极吸收的峰值波长相接近，而 最后一级荧光屏的发射光谱特性应与人眼的明视觉光谱光视 效率曲线相一致。
微通道板
微通道板像增强器有两种结构形式：双近贴式和倒像式。双 近贴式像增强器，用微通道板代替图6−2中的电子光学系统， 实现电子图像增强。而且其光电阴极、微通道板、荧光屏三 者相互靠得很近，故称双近贴。光电阴极发射的光电子在电 场作用下，进入微通道板输入端，经MCP电子倍增和加速后 打到荧光屏上，输出光学图像。这种管子体积小、重量轻、 使用方便，但像质和分辨率较差。
三是电光变换部分，即荧光屏，它可以使打到它上面的 电子图像变成可见光图像。
光电阴极
光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。 像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多 碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长 范 围电宽子光的学负系电统子亲合势(NEA)光电阴极。
像式像增强器，它与单级像管结构十分相似，只是在电子 光学系统与荧光屏之间插入微通道板，像增强器的输入端、 输出端均采用光纤面板。其原理是：输入光纤面板上的光 电阴极发射的电子图像，经电子光学系统聚焦、加速并经 微通道板倍增后，在荧光屏上成一倒立实像，故也称为倒 像管。它具有较高的像质和分辨率。改变微通道板两端电 压即可改变其增益，此种管子还具有自动防强光的优点。
图像增强器与摄像器件耦合得到微光摄影机 微光摄影机所用的图像增强管可以是级联管、倒像式管或近 贴式微通道板管。图像增强器的增益可达10^4-10^5倍，因此， 与之耦合的摄像器件都可以在微光下工作，但会X射线像增强器实质是一种变像管，它的作用是将不可见的 X射线图像转换成可见光图像，并使图像亮度增强。如图 6−13所示，一般的X射线像增强器是由输入转换屏、光电 阴极、电子光学系统和输出荧光屏几部分组成的。工作过 程如下：X射线通过被检体后，在输入转换屏前形成被检体 的X射线图像，此图像轰击转换屏后转换成微弱的可见光图 像；微弱的可见光图像激发相邻的光电阴极发射相应的电 子图像；光电子流被电子光学系统聚焦和加速；高能电子 激发输出荧光屏，将电子图像转换成尺寸缩小而亮度增强 的可见光图像。
荧光屏
荧光屏的作用是在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见 光图像。一般要求荧光屏不仅应具有高的转换效率，而且屏 的发射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的吸收光谱 一致。
通常在电子入射的一边镀上铝层。这样可以引走荧光屏上 积累的负电荷，同时避免光反馈，增加发射光的输出。
级联式像增强器(见图6−10(a))是由几个分立的单级变像管 组合而成，图6−10(b)为三级级联式像增强器的结构示意图。 为了保证连接后的成像效果，要做到以下两个方面。
电子光学系统对电子施加很强的电场，使电子获得能量，因而能将 光电阴极发出的电子束加速并聚焦成像在荧光屏上，从而实现图像 亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。电子光学系统有两种 形式，即静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作 用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦作用来共同完成。
光电阴极
第三代像增强器
负电子亲合势光电阴极的优点已在第5章中作过详细介绍。 这种光电阴极在可见光范围和近红外区都有较高的灵敏度和 量子效率。第二代像增强器的微通道板结构配以负电子亲合 势光电阴极，就构成第三代像增强器。这种像增强器能同时 起到光谱变换和微光增强的作用，因此可做到一机二用。
图像增强器与摄影器件的耦合
4.1 图像增强器
图像增强器是能够把亮度很低的光学图 像变为足够亮度的图像的真空光电管，由 于它结构上与变像管相似，而且两者常常 一起使用，所以通称他们为像管。
像管
像管由3个基本部分组成。
一是光电变换部分，即光电阴极，它可以使不可见光图 像或亮度很低的光学图像，变成光电子发射图像；
二是电子光学部分，即电子透镜，有电聚焦和磁聚焦两 种形式，它可以使光电阴极发射出来的光电子图像，在 保持相对分布不变的情况下进行加速；