数码照相机中的光学低通滤波器
数字图像处理-知识点总结
图像分类：根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可分为模拟（连续）图像和数字图像。
模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数字（一般是整数）表示的图像。
图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度（intensity）,即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为：I = f (x，y，z，λ，t) 式中(x,y,z)是空间坐标，λ是波长，t是时间，I是光点(x,y,z)的强度（幅度）。
上式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的(λ)、立体的(x,y,z)图像。
图像的特点：1.空间有界:人的视野有限，一幅图像的大小也有限。
2.幅度（强度）有限：即对于所有的x，y都有0≤f(x,y) ≤Bm其中Bm为有限值。
图像三大类：在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即1.静止图像：I = f（x，y，z, λ）2.灰度图像：I = f（x，y，z，t ）3.平面图像：I = f（x，y,λ,t）而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为：I = f（x，y）数字图像处理的基本步骤：1.图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。
2.图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。
3.图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机或数字系统对数字图像进行的各种处理。
4.图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据量。
5.图像信息的输出和显示：用可视的方法进行输出和显示。
数字图像处理系统五大模块：数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像通信、图像处理和分析五个模块组成。
1.图像输入模块：图像输入也称图像采集或图像数字化，它是利用图像采集设备（如数码照相机、数码摄像机等）来获取数字图像，或通过数字化设备（如图像扫描仪）将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像。
光学低通滤波器olpf 光学低通滤波器—optical low pass filter (olpf
光学低通滤波器—Optical Low Pass Filter (OLPF)应用:数码相机可视电话电脑摄像头照相手机监控用摄像机数码录像机简介：晶体光学滤波器由一组低通滤波器及红外线滤光器组成。
材质：1.光学低通滤波器由高品质人造光学水晶制成。
2.红外线滤光器由高品质人造光学水晶经特殊镀膜处理制成。
光学特性：1. 平整度：光学低通滤波器单面平整度需≤5个牛顿环。
3. 平行度：光学低通滤波器之双面平行度误差须≤0.01mm。
4. 结晶轴切割精度：分离方向角与所定角误差为0.1。
5. 光穿透度：400nm :T>75% 700nm :T<5% 450nm～600nm :T>85% 750～1000nm :T<3% 645±10nm:T=50% 1100nm :T<10% 或依客户规格制作耐用性：1. 在90%相对湿度，65℃温度下500小时无缺陷发生。
2. 在70℃～-40℃ 温度下测试10个温度循环无缺陷发生。
CCD摄像机中的光学低通滤波器（OLPF）摘要本文简要叙述了在CCD摄像机中使用的光学低通滤波器的作用、工作原理及其应注意的问题。
最后指出，还须加装红外截止滤光片，可以进一步提高图象质量。
关键词：光学低通滤波器（OLPF）纹波效应频谱混叠双折射奈奎斯特极限频率一、为何需用光学低通滤波器由于CCD或CMOS固体图象传感器是一种离散像素的光电成象器件，根据奈奎斯特定理，一个图象传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半，这个频率就称为奈奎斯特极限频率。
在用CCD 摄像机获取目标图象信息时，当抽样图象超过系统的奈奎斯特极限频率时，在图象传感器上，高频成分将被反射到基本频带中，造成所谓纹波效应或莫尔效应，使图象产生周期频谱交迭混淆或称为拍频现象。
假设CCD的抽样频率为15MHZ，在图象信号为10MHZ时，混叠频率分量为15MHZ-10MHZ=5MHZ，在图象信号为9MHZ处，混叠频率分量为15MHZ-9MHZ=6MHZ，这两项混叠频率分量经电路低通滤波后都是无法滤掉的，并与有用图像信号一样被输出，如在所观测的波形中在9MHZ和10MHZ频带处叠加的5MHZ 和6MHZ信号成分。
OLPF原理
光学低通滤波器—Optical Low Pass Filter (OLPF)应用:简介：晶体光学滤波器由一组低通滤波器及红外线滤光器组成。
材质：1.光学低通滤波器由高品质人造光学水晶制成。
2.红外线滤光器由高品质人造光学水晶经特殊镀膜处理制成。
光学特性：1. 平整度：光学低通滤波器单面平整度需≤5个牛顿环。
3. 平行度：光学低通滤波器之双面平行度误差须≤0.01mm。
4. 结晶轴切割精度：分离方向角与所定角误差为0.1。
5. 光穿透度：耐用性：1. 在90%相对湿度，65℃温度下500小时无缺陷发生。
2. 在70℃～-40℃ 温度下测试10个温度循环无缺陷发生。
CCD摄像机中的光学低通滤波器（OLPF）摘要本文简要叙述了在CCD摄像机中使用的光学低通滤波器的作用、工作原理及其应注意的问题。
最后指出，还须加装红外截止滤光片，可以进一步提高图象质量。
关键词：光学低通滤波器（OLPF）纹波效应频谱混叠双折射奈奎斯特极限频率一、为何需用光学低通滤波器由于CCD或CMOS固体图象传感器是一种离散像素的光电成象器件，根据奈奎斯特定理，一个图象传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半，这个频率就称为奈奎斯特极限频率。
在用CCD 摄像机获取目标图象信息时，当抽样图象超过系统的奈奎斯特极限频率时，在图象传感器上，高频成分将被反射到基本频带中，造成所谓纹波效应或莫尔效应，使图象产生周期频谱交迭混淆或称为拍频现象。
假设CCD的抽样频率为15MHZ，在图象信号为10MHZ时，混叠频率分量为15MHZ-10MHZ=5MHZ，在图象信号为9MHZ处，混叠频率分量为15MHZ-9MHZ=6MHZ，这两项混叠频率分量经电路低通滤波后都是无法滤掉的，并与有用图像信号一样被输出，如在所观测的波形中在9MHZ和10MHZ频带处叠加的5MHZ 和6MHZ信号成分。
在7MHZ信号上有明显的低频差拍存在，差拍频率约1MHZ。
低通滤波讲解
低通滤波讲解
低通滤波是一种信号处理技术，可以将高频信号中的高频成分滤除，留下低频成分。
这种滤波器会通过减小信号的频率响应来降低高频信号。
低通滤波器可以用于许多应用场景，例如音频处理、图像处理和通信系统中。
它们可以滤除噪音、平滑信号、降低功率和改善信号质量。
在低通滤波器中，一般会使用一个截止频率来界定低频和高频信号。
截止频率是一个界限，低于该频率的信号成分会被保留，而高于该频率的信号成分会被滤除。
常见的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
它们使用不同的数学算法和电路结构来实现滤波功能。
在数字信号处理中，低通滤波器可以通过离散时间域或离散频率域来实现。
离散时间域的低通滤波器可以通过差分方程或卷积来计算。
离散频率域的低通滤波器可以通过傅里叶变换或离散傅里叶变换来计算。
总之，低通滤波器可以帮助我们控制信号的频谱内容，去除不需要的高频成分，使得信号更加平滑和纯净。
低通滤波原理
低通滤波原理随着科技的不断发展和进步，各种信号的处理和传输已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。
而滤波器作为一种重要的信号处理器件，其应用范围也越来越广泛。
其中，低通滤波器是一种常见的滤波器类型，被广泛应用于音频、视频、通信、雷达等领域。
本文将从低通滤波的概念、原理、分类、应用等方面进行详细介绍。
一、低通滤波的概念低通滤波器是一种能够削弱高频信号而保留低频信号的滤波器。
其作用是将信号中高于某一截止频率的部分滤掉，只留下低于该截止频率的部分，从而实现信号的滤波。
低通滤波器的截止频率越低，滤掉的高频信号就越多，留下的低频信号就越少。
二、低通滤波的原理低通滤波器的原理基于信号的频域特性，其主要思想是将信号分解为不同频率的分量，然后通过控制各个分量的幅度和相位来实现信号的滤波。
低通滤波器的实现方式主要有两种：基于时域的滤波和基于频域的滤波。
1. 基于时域的滤波基于时域的滤波是指对信号进行时域上的加工，通过改变信号的幅度、相位和延迟等参数来实现滤波的目的。
其中，最常见的低通滤波器是RC滤波器。
RC滤波器是一种简单的电路，其由一个电阻和一个电容组成，具有低通滤波的功能。
当输入信号的频率较低时，电容器能够在电路中起到积累电荷的作用，从而使电路中的电压变化较小；而当输入信号的频率较高时，电容器无法跟随信号的变化而充放电，从而使电路中的电压变化较大。
因此，RC滤波器可以将高频信号滤掉，只留下低频信号。
2. 基于频域的滤波基于频域的滤波是指对信号进行频域上的加工，通过改变信号的频域特性来实现滤波的目的。
其中，最常见的低通滤波器是巴特沃斯滤波器。
巴特沃斯滤波器是一种理想滤波器，其特点是在截止频率之前完全传递所有频率的信号，而在截止频率之后完全滤掉所有频率的信号。
然而，在实际应用中，巴特沃斯滤波器往往难以实现，因为其需要具有无限长的冲激响应，而这在实际应用中是不可行的。
因此，人们往往采用一些近似于巴特沃斯滤波器的滤波器，如Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器、Elliptic滤波器等。
butterworth低通滤波器参数
题目：butterworth低通滤波器参数一、介绍butterworth低通滤波器的背景和原理1. butterworth低通滤波器是一种常见的滤波器，其设计基于butterworth多项式，具有平滑的频率响应曲线和零相移特性。
2. 该滤波器在信号处理、通信系统和控制系统等领域应用广泛，可以有效抑制高频噪声和干扰信号。
二、butterworth低通滤波器的参数1. 截止频率：指滤波器在频率响应曲线上的截止点，通常用于控制滤波器的频率特性。
2. 阶数：指滤波器的阶数，决定了滤波器的频率响应曲线的陡峭度和滚降特性。
3. 通带波纹：指滤波器在通带范围内的振幅波动，直接影响滤波器的频率特性和性能。
4. 零相移特性：指滤波器在通过信号时不引起相位延迟，保持信号的原始相位信息。
三、设计butterworth低通滤波器的步骤1. 确定滤波器的截止频率，根据实际应用需求和信号特性选择适当的截止频率。
2. 确定滤波器的阶数，根据滤波器对信号频率的要求和系统性能要求选择合适的阶数。
3. 计算滤波器的参数，根据截止频率、阶数和通带波纹要求计算出滤波器的传递函数和频率响应特性。
4. 实现滤波器的设计，根据计算得到的参数进行滤波器的设计和实现，通常采用数字滤波器或模拟滤波器。
四、butterworth低通滤波器的应用案例1. 语音信号处理：在语音通信系统中，butterworth低通滤波器可以用于消除背景噪声和提取语音信号。
2. 图像处理：在数字图像处理中，butterworth低通滤波器可以用于去除图像中的高频噪声和平滑图像的细节。
3. 控制系统：在控制系统中，butterworth低通滤波器可以用于滤除控制信号中的高频噪声和干扰。
五、结论butterworth低通滤波器是一种常见且有效的滤波器，通过合理选择参数和设计，可以满足各种信号处理和系统控制的需求。
深入理解butterworth低通滤波器的原理和参数对于工程实践具有重要的意义。
光学低通滤波器光路
光学低通滤波器光路光学低通滤波器是一种在光学系统中常用的元件，主要用于消除或减小高频噪声。
它的工作原理是只允许一定频率范围内的光通过，而阻止其他频率的光通过。
这种特性使得光学低通滤波器在许多应用中都非常有用，例如在光学通信、光学成像和激光系统中。
光学低通滤波器的光路设计是其性能的关键。
一般来说，光学低通滤波器的光路包括以下几个部分：光源、分束器、光学滤波器和探测器。
1. 光源：光源是光学系统的核心，它产生并发射光。
光源的选择对光学低通滤波器的性能有很大影响。
常见的光源有激光器、LED 和气体放电灯等。
2. 分束器：分束器是将入射光分成两束或多束的元件。
常见的分束器有半透镜、偏振分束器和光纤分束器等。
分束器的设计和选择对光学低通滤波器的光路性能有很大影响。
3. 光学滤波器：光学滤波器是光学低通滤波器的核心部分，它决定了滤波器的性能。
光学滤波器的设计通常需要考虑其工作波长、带宽、透过率和反射率等因素。
常见的光学滤波器有干涉滤波器、吸收滤波器和衍射滤波器等。
4. 探测器：探测器是用来检测光信号的元件。
探测器的选择对光学低通滤波器的灵敏度和响应时间有很大影响。
常见的探测器有光电二极管、光电倍增管和电荷耦合器件等。
光学低通滤波器的光路设计需要考虑许多因素，包括光源的特性、分束器的设计和选择、光学滤波器的性能和探测器的特性等。
这些因素都会影响光学低通滤波器的性能，因此需要根据具体的应用需求进行优化设计。
在实际应用中，光学低通滤波器的光路设计通常需要进行大量的实验和计算。
首先，需要确定光源的特性，包括其波长、功率和稳定性等。
然后，需要选择合适的分束器和光学滤波器，以满足系统的性能要求。
最后，需要选择合适的探测器，以实现高灵敏度和快速响应的检测。
总的来说，光学低通滤波器的光路设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
但是，只要正确选择和使用各种元件，就可以设计出性能优良的光学低通滤波器。
低通滤波器原理
低通滤波器原理低通滤波器是一种常见的信号处理器件，它可以通过滤除高频成分，使得信号中的低频成分得以保留。
在实际的电子设备中，低通滤波器被广泛应用于音频处理、通信系统、图像处理等领域。
在本文中，我们将深入探讨低通滤波器的原理及其工作方式。
首先，让我们来了解一下低通滤波器的基本原理。
低通滤波器的作用是通过允许低频信号通过而阻止高频信号的传递。
这意味着低频信号的幅度不会被显著改变，而高频信号的幅度将会被削弱或完全消除。
这种工作原理可以通过电子元件的频率响应特性来实现，例如电容、电感和电阻等元件的组合。
在低通滤波器中，电容和电感是最常用的元件。
电容器可以储存电荷，并且对不同频率的信号有不同的阻抗。
而电感则可以储存能量，并且同样对不同频率的信号有不同的阻抗。
通过合理地选择电容和电感的数值，可以实现对特定频率范围内的信号进行滤波的目的。
除了电容和电感，电阻也是低通滤波器中常用的元件。
电阻可以限制电流的流动，并且对所有频率的信号都有相同的阻抗。
通过合理地串联或并联电容、电感和电阻，可以构建出不同类型的低通滤波器，如RC低通滤波器、LC低通滤波器等。
在实际应用中，低通滤波器可以用于去除噪音、减小信号失真、提高通信质量等方面。
例如，在音频处理中，低通滤波器可以去除高频噪音，使得音频信号更加清晰；在通信系统中，低通滤波器可以滤除高频干扰，提高信号的可靠性和稳定性。
总之，低通滤波器作为一种重要的信号处理器件，在各个领域都有着重要的应用价值。
通过合理地选择元件和设计电路，可以实现对不同频率信号的滤波效果，从而提高系统的性能和可靠性。
希望本文对低通滤波器的原理和应用有所帮助，谢谢阅读！。
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当然，并非所有的情况下物体成像都会有明显的条纹，
莫尔条纹产生是有条件的。
仍以拍摄上面那个波带片为例子，当圆环的间距很大，和传感器的成像阵列不在一个数量级上时，就不会产生条纹，这也是我们平常并不能看到明显莫尔条纹的原因。
但当这个波带片越来越小，即它的圆与圆之间的距离与传感器感光像素点间的距离比较接近的时候，莫尔条纹便如约而至了。
换句话说，从空间频率角度讲，莫尔条纹的产生是因为拍摄物体的高频部份超出了传感器的分辨频率极限，从而出现了频谱混叠。
既然莫尔条纹是因为超出某
数码照相机中的
● 林斌 陈浙泊 曹向群
光学低通滤波器
图１ 图像传感器上栅格示意图
一分辨极限的高频部分引起的，我们设法将这些高频部分过滤掉，那么不就可以达到提高成像质量的目的了吗。
于是，ＯＬＰＦ便产生了。
低通滤波器的本质就是使得频域基波通过，而过滤掉三次谐波及更高频率的分量。
ＯＬＰＦ一般有两种方法来制作：一种是通过双折射晶体；另外一种是利用正弦光栅的特性来实现低通滤波。
比较而言，利用光栅的方法来做，可能有一些残余的波通过，这样就会在成像时形成背景噪声及一些高次的谐波，影响成像质量。
在这里主要介绍一下双折射晶体来制作光学低通滤波器的方法。
双折射晶体是一种很有趣的晶体，一束光射进去，它会将其中一部分振动方向旋转一下，再偏离几度射出来，结果出射时就有两束光，并分别称之为寻常光（ｏ光）与异常光（ｅ光）。
我们利用双折射晶体这么一个有用的特性来做我们
的ＯＬＰＦ。
当成像光束与光轴成θ角入射经过晶体后，带有同
一目标图像的信息被分成寻常光ｏ光与异常光ｅ光，那么成像光束经过该双折射晶体后，相当于图像被平移了距离ｄ之后又合在了一起。
根据ＣＣＤ或者ＣＭＯＳ像素尺寸的大小可计算出ｏ光和ｅ光分开的距离ｄ。
该距离就是由使用的ＣＣＤ和ＣＭＯＳ要求的滤波孔间距。
这时就确定了晶体的厚度Ｔ，从而做出一个低通滤波器。
光学低通滤波器的一表面通常镀有红外截止膜，以抑制红外光通过。
常见光学低通滤波器的结构如图４所示。
很多人注意到，在不少数码相机的产品说明书上出现了“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ（ＯＬＰＦ）滤镜”这样一个部件，然而，ＯＬＰＦ究竟有什么作用呢？是什么样的原理呢？本文就对数码相机上的光学低通滤波器作一个简单的介绍。
在数码相机中，最核心的组成部分就是图像传感器，主要就是指ＣＣＤ和ＣＭＯＳ图像传感器。
由于这类图像传感器是基于一个个像素点进行成像的，是一种离散的光电探测器，一维的ＣＣＤ与ＣＭＯＳ原理上类似于一维光栅，而二维的类似于栅格（图１）。
假如我们现在将一幅栅格的图案与一幅光学波带片的图案叠放在一起（图２），我们就能很明显的看到在波带片图案的上下左右各出现了四组圆环，这就是莫尔条纹。
莫尔（ＭｏｉｒＹ），法文原意表示水波纹或波状花样，后来又泛指具有波状花样的丝绸织品。
几百年前的法国人发现两层莫尔丝绸叠在一起时会产生复杂有趣的波状图案，这就是莫尔条纹的由来。
现在我们设想图２左边的栅格相当于数码相机中传感器上的成像阵列，而中间的波带片就是我们所要拍摄的物体。
很明显，最终得到的相片上会出现讨厌的莫尔条纹，而这并非我们想要的，它严重影响了成像质量。
ｄｉｇｉｔａｌ Ｗｏｒｌｄ
４８数码天地
Ｃａｍｅｒａ
２００３．
１２
数码摄影在摄影创作与表现中有着超强的优越性，倍受摄影人士的喜爱。
但是，数码摄影在成为当代摄影流行趋势的同时，其缺失还没有得到充分的认识。
探讨数码摄影的缺失，对全面认识数码摄影以及探讨摄影技艺的发展具有极其深远的意义。
１ 对摄影特性—瞬间性的挑战
在摄影发展史上曾经出现过画意摄影，而且画意摄影曾风行一时，泯灭了摄影最基本的特性，现代数码摄影大有新绘画摄影主义之趋势，它也淡化了对瞬间的要求，对摄影的基本特性提出了新的挑战，如获得第２０届全国摄影艺术展览银牌奖的作品《天宫》（作者：刘宽新），这幅作品从构思、素材拍摄前后用了两三年，素材拍摄完成后，集中了两个月时间制作，１５０兆文件，分层最多时达９０多层。
真正精彩的摄影作品是瞬间的精彩，其实我们现在的许多作品只能称之为平面作品，因为其摄影的特性已经荡然无存，有些只是使用了感光材料，有的只是用过成像镜头，现代数码摄影依赖于数码照相机、扫描设备、计算机等，其最
我看数码摄影的● 卜新章
具创意性的是计算机处理部分，不怕做不到，就怕想不到，利用自己拍摄或收集的摄影、非摄影的素材，在摄影家自己的创意思想指导下，利用计算机处理成数码摄影的作品，这样的作品比比皆是，有时我们就会问他们究竟是不是“摄影”作品。
尽管现代摄影离不开数码技术，如数码扩印的色彩、对比，对作品局部的弥补、调整等，是传统摄影无法比拟的，但是数码处理技术对摄影的过度干涉确实对摄影的基本特性形成了挑战。
我们面对数码影像，提高对摄影本质特征的认识，探讨数码摄影创作与评价，是极为迫切的问题。
２ 影像真实性对新闻摄影的挑战
数码影像处理可以局部修改、完善形象，可以添枝加叶、无中生有，可以改头换面、以假乱真，而且制作手法可以做到天衣无缝、不留痕迹。
因此，影像的真实性在数码摄影时代遇到了极为严峻的挑战，特别是对新闻摄影的真实性构成了威胁，但是新闻摄影记者为提高摄影图片的发稿速度与效率，已经越来越多的使用了数码摄影，据统计，现在国内各大报社、杂志社的摄影记者大多已经配备了数码照相机，现
缺
失
ｄｉｇｉｔａｌ ｈｏｔｓｐｏｔ
４９数码前沿
Ｃａｍｅｒａ
２００３．１２。