数字图像处理 读书笔记四 电磁波谱

基本概念

电磁波 没有质量的粒子流，每个粒子以波的模式并用光速向前运动。

光子 每个粒子包含一束能量，每束能量叫做一个光子。因此，一个光子就是一个粒子所带的能量。光子的能量单位是 电子伏特。

波长 粒子以正弦波的形式运动，两个波峰之间的距离就是波长。λ，读作“拉姆达”。波长的单位是米，微米或者纳米。

频率 表示一秒钟经过了多少个正弦波。单位是Hz, 1Hz表示一秒钟经过了一个正弦波。

波长和频率的关系 λ = c / v, c是光速(2.998 * 10e+8 m/s)

光子能量与频率成正比 E=hv, h 为 普朗克常数，v为频率。频率越高，能量越大，所以伽玛射线对活体组织危害很大

光 是一种可被人眼感知的电磁波。所以这是个很主观的定义，如果铁血战士能看到的是伽玛射线，它可能会称伽玛射线为“光”。对人而言，可见光只占电磁波的一小部分。用棱镜可以将白光分解成连续的色谱：红，橘黄，黄，绿，蓝，紫色。如下图：

电磁波谱与可见光谱的关系

可见光的波段

从紫色的0.43µm 到 红色的0.79µm.

反射光与人的视觉

人看到物体的颜色取决与物体反射的可见光谱。比如天为什么是蓝色的，简短来说，是因为空气分子散色波长较短的蓝光造成的，而更短波长的紫色虽然被散色，但人眼对紫光不敏感。详细的参考：

http://www.hko.gov.hk/education/edu06nature/ele_sky_c.htm

无色光

又叫单色光。唯一的属性是光的强度。随着强度的增加，从黑色到灰色，最后到白色。问题是，如果是白色，其实就可以理解为彩色可见光的组合，还能认为是无色光么？所以无色光似乎又是一种人的主观感觉。

灰度级

灰度级用来表示光的强度，所以灰度级和强度等价。

单色图像

单色图像也叫做灰度图像。

彩色光源的质量

1. 发光强度  从光源流出能量的总量，单位是瓦特(W)

2. 光通量 观察者感受到的能量，单位是流明数(lm)， 这个取决与观察者是否能感知。比如远红外有发光强度，但是不能被观察者感知，因此光通量为0.

3. 亮度 是人的主观感知，不能被度量。

电磁波成像的基本限制

可以设计一些传感器通过检测物体发来的电磁波来成像。但是这些用于成像的电磁波段必须小于物体的尺寸。比如要对水分子成像，传感器就必须能接受到水分子传来的波段为远紫外或软X射线范围的电磁波。因为它们的波长小于水分子的直径:10e-10m