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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪誌偉
研究生(外文):Chih-Wei Hung
論文名稱:建構在高倍光學系之影像擷取系統實作
論文名稱(外文):Image Caputure System Based On High Magnification Optics
指導教授:陶金旭
指導教授(外文):Jin-Shiuh Taur
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:電機工程學系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:影像擷取系統影像感測器光學分光原理
外文關鍵詞:Image Capture SystemImage Sensorand Light-Splitting Principle
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建構在高倍率光學係之影像擷取系統的架構是利用光學分光的原理將高倍率兼可變倍之光學系統與數位影像擷取系統結合,可以透過高倍率之光學系統並搭配變倍功能的調整,清楚的觀測遠距離之景物或是利用影像擷取系統將影像輸出至顯示器供使用者預覽,方便於影像處理與影像的儲存等功能。
光學系統是採用單筒高倍率兼可變倍之光學系統與影像擷取系統具有同光軸的關係,因此影像擷取系統亦具有3倍至9倍之光學變倍的功能。影像擷取系統是利用光學分光的原理將影像導引至COMS Sensor上,使得影像能夠完整的呈現出來,光學分光的方法是在二個三角稜鏡上鍍上40%可見光穿透與60%可見光反射之多層膜,再將三角稜鏡黏合,接著將此稜鏡裝置在變倍系統後之光路上,如此即能達到光學分光的功能。最後透過數位信號處理系統將成像在COMS Sensor上之影像信號進行擷取、壓縮、儲存及預覽等功能。
本論文所要實現的是以高倍率兼可變倍之光學系統透過分光的原理與數位影像擷取系統結合,成為高度整合之光機電系統,透過光學調整的方式,讓影像達到最佳的品質,並且針對在高倍與低倍時影像所呈現出來色彩的品質與解像的品質進行測試。
The mechanism of the image capture system based on high magnification optics utilizes the light-splitting optical theory to integrate the zooming optical system and digital image capture system. Through the optical and digital image capture systems, the user can clearly observe the distant objects, preview and save the captured digital images.
The optical system is based on the same optical axis zooming (3X ~ 9X ) monocular system. The CMOS sensor is adopted in our design. The light-splitting is accomplished by bonding together two triangle prisms: one prism coating with 40% transmission and the other with 60% reflection of the visible light, respectively. This thesis is to implement a mechanism combining the high magnification zooming optical system by the light-splitting principle and digital image capture system. The system has to seamlessly integrate the optical, mechanical, and electronic subsystems to provide the best performance of the color and the resolution for different magnification situations.
第一章 緒論
ㄧ、研究背景 1
二、研究動機與目的 2
三、論文架構 3
第二章 光學成像系統
ㄧ、光學系統架構 4
二、光學像差 7
三、光學系統規格說明 13
第三章 CMOS數位影像感測器
ㄧ、CMOS數位影像感測器 18
二、MT9T001 CMOS 數位影像感測器 20
第四章 數位影像擷取系統設計
ㄧ、COACH-7信號處理器 27
二、記憶體單元 43
三、USB與VIDEO OUT介面 46
四、電路架構與設計 47
第五章 高倍率數位影像擷取系統調整與評價
ㄧ、系統架構設計概念 53
二、光學與影像系統擷取系統的調整 54
三、影像系統擷取系統之色彩的評價 60
四、光學與影像系統擷取系統解像力評價 65
第六章 結論與未來開發趨勢 70
參考文獻 71


圖目錄

圖1.1 高倍率影像擷取系統方塊圖 2
圖2.1 高倍率光學系統 4
圖2.2 正立系統結構圖 5
圖2.3 正立內筒 6
圖2.4 正立外筒 6
圖2.5 像差分類 8
圖2.6 球面像差光路圖 8
圖2.7 球面像差 9
圖2.8 慧星像差光路圖 9
圖2.9 慧星像差 10
圖2.10 像散光路圖 10
圖2.11 像散 11
圖2.12 場曲光路圖 11
圖2.13 場曲 12
圖2.14 畸變 12
圖2.15 色散 13
圖2.16 Resolution Chart 16
圖3.1 CMOS 數位影像感測器 17
圖3.2 被動式CMOS數位影像感測器 18
圖3.3 主動式CMOS數位影像感測器 19
圖3.4 微鏡片 20
圖3.5 MT9T001系統方塊圖 22
圖3.6 MT9T001 前端信號傳遞圖 23
圖3.7 MT9T001 腳位圖 24
圖4.1 COACH-7信號處理器基本功能架構 27
圖4.2 CMOS Sensor Interface 29
圖4.3 液晶顯示器模組傳輸介面 30
圖4.4 I2C串列傳輸 32
圖4.5 I2C Start and Stop Conditions 32
圖4.6 Vaild Data 33
圖4.7 I2C Write Cycle Format 33
圖4.8 I2C Read Cycle Format 33
圖4.9 電壓啟動時序圖 34
圖4.10 影像壓縮技術分類 35
圖4.11 影像壓縮功能方塊圖 35
圖4.12 JPEG影像壓縮流程 37
圖4.13 JPEG影像解壓縮流程 37
圖4.14 量化表 40
圖4.15 量化表前與量化後的結果 41
圖4.16 Zig-Zag掃描次序 42
圖4.17 CMOS Sensor電路 47
圖4.18 數位信號處理電路 48
圖4.19 記憶體電路 49
圖4.20 電源電路 50
圖4.21 LCD周邊電路 51
圖4.22 USB與TV-OUT電路 52
圖5.1 高倍率數位影像擷取系統架構 54
圖5.2 準直器調整裝置 57
圖5.3 光學系統調整流程 57
圖5.4 光學系統調整後之影像 58
圖5.5 影像光機系統調整示意圖 59
圖5.6 影像光機系統調整流程 60
圖5.7 Lab色彩空間示意圖 61
圖5.8 6500°K色溫下不同倍率之標準色板 62
圖5.9 6500°K色彩分布之封閉曲線 63
圖5.10 一般光源下不同倍率之標準色板 64
圖5.11 一般光源下色彩分布之封閉曲線 65
圖5.12 ISO12233/WG18解像力測試圖表 67
圖5.13 不同倍率下拍攝之解像力測試圖表 67


表目錄

表2.1 光學系統規格表 14
表2.2 解像力規格表 16
表3.1 MT9T001規格表 21
表3.2 MT9T001腳位定義表 24
表4.1 Sensor Interface Pin Description 29
表4.2 LCM Interface Pin Description 31
表4.3 NAND Flash Memory Interface Pin Description 44
表4.4 DDR DRAM Interface Pin Description 44
表4.5 USB Connector Interface Pin Description 46
[1] 岸川利郎著、杜光宗編譯,光學入門,建宏出版社,2000.
[2] 楊建人編譯,光學原理,財團法人徐氏文教基金會,2001.
[3] 林宸生編著,數位信號-影像與語音處裡,全華科技圖書股份有限公司出版,1999.
[4] Zoran Corporation,COACH-7M Digital Still Camera Processor Technical Reference Manual,v093.
[5] Micron Technology Inc.1/2-inch 3-Megapixel CMOS Active-Pixel Digital Image Sensor,2003.
[6] Samsum Electronics Inc.32M×8Bit NAND Flash Memory Reference Manual.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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