奧林巴斯顯微鏡，視頻成像基礎(chǔ)
可以被捕獲在顯微鏡的光學(xué)圖像，可以使用傳統(tǒng)的薄膜技術(shù)，數(shù)字化的電子檢測(cè)器，如電荷耦合器件（CCD），或具有管型攝像機(jī)。當(dāng)必須記錄在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)事件，視頻攝像機(jī)往往是最合適的資源的任務(wù)。
視頻的主要功能是通過(guò)掃描的光學(xué)圖像，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的忠實(shí)再現(xiàn)中的信息實(shí)時(shí)發(fā)送到一個(gè)接收器容納在一個(gè)遠(yuǎn)程位置以觀看或錄制的原始事件，產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。視頻顯微鏡的重要的功能和組成部分在圖1中圖解。在顯微鏡的光學(xué)事件都是首先被捕獲，并轉(zhuǎn)換成電的視頻信號(hào)由一個(gè)電子照相機(jī)連接到三目鏡筒換算。該信號(hào)可以被處理或記錄下來(lái)，然后發(fā)送到分析儀或重新轉(zhuǎn)換為一個(gè)二維圖像在視頻監(jiān)視器上（圖1），在實(shí)時(shí)的。除了視頻信息（錄音錄像機(jī)或類(lèi)似設(shè)備）的音頻信號(hào)，允許并發(fā)批注的意見(jiàn)，往往捕獲，否則無(wú)法挽回的信息。
視頻要考慮的重要特點(diǎn)是光學(xué)圖像的事實(shí)，通常是一個(gè)動(dòng)態(tài)的（而不是靜態(tài)的）兩維數(shù)組，必須有一定距離，利用一個(gè)單一的通道或電纜傳輸。之前或之后傳輸中，視頻信號(hào)可能被處理或存儲(chǔ)之前被顯示在監(jiān)視器上，必須立即忠實(shí)地遵循原始場(chǎng)景實(shí)時(shí)。廣播和有線電視（以及其它視頻應(yīng)用）的發(fā)展，導(dǎo)致了一個(gè)巧妙的光電和電子設(shè)備，已經(jīng)大有裨益視頻顯微鏡系列廣泛的吸引力。
在視頻顯微鏡，該信號(hào)通常是在非常短的距離，通過(guò)同軸電纜，而不是通過(guò)一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)中的廣播發(fā)送。這種配置被稱(chēng)為閉路電視（CCTV），這股很多共同點(diǎn)與無(wú)線或廣播電視，標(biāo)準(zhǔn)和慣例的一些偏差。
視頻信號(hào)發(fā)生器
成可收回列車(chē)的電脈沖，通過(guò)顯微鏡捕獲的一個(gè)兩維圖像的轉(zhuǎn)換是通過(guò)順序掃描的光學(xué)圖像的窄條。原則上，在顯微鏡圖像可以被掃描由任何電 - 光檢測(cè)器，其能夠迅速將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓或電流的電。許多視頻信號(hào)的特征，可以理解，一個(gè)合適的示波器上顯示掃描的電信號(hào)。
圖2示出從光學(xué)圖像的各掃描線之間的關(guān)系，以及由此產(chǎn)生的視頻信號(hào)。樣品是活輪蟲(chóng)想像使用微分干涉差顯微鏡（DIC）。輪蟲(chóng)的順序掃描圖像時(shí)由左到右（例如：A然后乙B“等）和增量上的圖像的左上角開(kāi)始，向下整理的右下角。由于每個(gè)水平掃描被掃描時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的測(cè)量值，單位為伏特（視頻信號(hào)）有關(guān)的圖像的亮度的電信號(hào)。
在圖2的下部的曲線圖顯示了通過(guò)掃描特定的圖像區(qū)域隨時(shí)間變化產(chǎn)生的電信號(hào)的曲線圖。圖像上的特定區(qū)域的位置，如C（1）或C（2） ，對(duì)應(yīng)于它在視頻信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)（C（1）或C（2） ）。雖然只有五個(gè)掃描線在圖2中示出，在整個(gè)圖像中實(shí)際掃描。因?yàn)楸粧呙璧膱D像的亮度成比例的電信號(hào)的振幅是，在電流或電壓的信號(hào)中的特定點(diǎn)，在該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像的光強(qiáng)度（電壓。（1）對(duì)應(yīng)的C的強(qiáng)度（ 1） ）。?水平掃描線所表示的圖像中的水平條的窄，以便以恒定的速度被掃描的距離CC（1），CC（2）和CC（3）在掃描圖像中的時(shí)間間隔（1毫升成正比），毫升（2） ，毫升（3）中的電信號(hào)。其結(jié)果是一個(gè)信號(hào)從一個(gè)單一的水平掃描線，是一個(gè)忠實(shí)的 ，隨時(shí)間變化的，電氣的表示形式的光學(xué)圖象中的相應(yīng)的狹長(zhǎng)。
為了構(gòu)建一個(gè)完整的兩維圖象，視頻掃描線必須覆蓋整個(gè)圖像區(qū)域，將所得的電信號(hào)必須包含在所有掃描線的所有點(diǎn)的電壓振幅分布。串行格式輸出的電信號(hào)，從掃描線作為一個(gè)單一的線性信號(hào)而不是一個(gè)數(shù)組的并行信號(hào)（依次）。這意味著每個(gè)單獨(dú)的掃描線（AA' ，BB' ，等等）被添加到序列中，以產(chǎn)生一個(gè)單一的電脈沖的線性流可以沿單根同軸電纜傳送或傳輸（廣播）的電磁波通過(guò)在單個(gè)通道上的氣氛。
正如上面所提到的，一個(gè)兩維的光學(xué)影像變換成一系列的電脈沖，以產(chǎn)生一個(gè)視頻信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)慣例使然，“看到在視頻監(jiān)視器上”從左上角到右，再重復(fù)下一行下來(lái)，類(lèi)似于閱讀英文文本，圖像掃描。圖像的左上角的角（如在圖2和圖3中示出）開(kāi)始，第一水平掃描沿著線A - A'從左至右。在到達(dá)點(diǎn)A' ，掃描光點(diǎn)是由“飛”在點(diǎn)B的位置的下一個(gè)掃描線的開(kāi)頭。的反激式轉(zhuǎn)換器（或回掃）操作時(shí)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)掃描速度，和回掃消隱期間的視頻信號(hào)，以防止跟蹤A'-B （圖3，黃色虛線）貢獻(xiàn)該信號(hào)。循環(huán)完成后，繼續(xù)掃描，水平掃描速度的標(biāo)準(zhǔn)，沿跟蹤BB' ，直到它再次飛回B' ?。這個(gè)周期繼續(xù)，直到所有的圖像區(qū)域中被順序地掃描。
水平掃描線（H）實(shí)際上不是水平的，而是傾斜向下稍微偏右的垂直距離，該距離等于一個(gè)單獨(dú)的掃描線的寬度。在這個(gè)意義上，掃描光點(diǎn)也在發(fā)生一個(gè)垂直掃描（V） ，向下移動(dòng)的速度較慢，但恒定的速度。在掃描序列結(jié)束時(shí)已經(jīng)完成了最后一個(gè)水平掃描（NN），掃描點(diǎn)飛回較低的右上角，在左上角點(diǎn)à N' 。垂直回掃之后，該過(guò)程重新開(kāi)始，最終得到的視頻光柵。
的視頻畫(huà)面的上部左側(cè)位置，圖像的空間坐標(biāo)的一個(gè)零值的水平（或X）和垂直軸（Y）。的X軸的值從左至右增加，而Y軸的增加值作為掃描從頂部向底部（向下）。在本公約中，利用了一個(gè)用于計(jì)算機(jī)顯示器相同，Y -軸的方向是相反的，從標(biāo)準(zhǔn)的笛卡爾坐標(biāo)系。因此，掃描的開(kāi)始點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)置為（圖2-4）中的A是X= 0，Y = 0，或（0,0）。
所產(chǎn)生的掃描光束在一個(gè)光導(dǎo)攝象管攝像機(jī)和監(jiān)視器的圖像的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的磁性或靜電偏轉(zhuǎn)器，提供等速掃描所需的驅(qū)動(dòng)的水平掃描線，垂直偏轉(zhuǎn)，和快速的反激。得到的波形進(jìn)行偏轉(zhuǎn)器所產(chǎn)生的鋸齒形圖案，可以很容易地看到這些信號(hào)時(shí)，在示波器上觀察。鋸齒波的確切形狀的映像的完整性是非常重要的，因?yàn)樾甭实牟ü軖呙杷俣取?/span>在鋸齒波的一部分的情況下，不是完全線性的，而是稍彎曲，或當(dāng)坡度不是恒定的，得到的視頻圖像失真的鋸齒波的偏差量。每個(gè)水平和垂直鋸齒波的頻率，確定在水平和垂直方向的掃描速率。的H掃描的掃描頻率要高得多，生產(chǎn)速度和重復(fù)出現(xiàn)多次在一個(gè)單一的垂直（V）掃描。
在反激期間，回掃信號(hào)的電壓下降到消隱電平，基本上是關(guān)閉的掃描式電子束，以避免增加額外的線路，會(huì)使圖像劣化。這些消隱脈沖開(kāi)始前的水平和垂直回掃變換器的很短的時(shí)間，以確保消隱完成后，如在圖4中示出。
前面的討論中涉及的電子設(shè)備中產(chǎn)生的視頻信號(hào)適用于光導(dǎo)攝象管和類(lèi)似真空管攝像機(jī)。固態(tài)攝像機(jī)，如電荷耦合器件（CCD）和有源像素傳感器CMOS成像器，顯示設(shè)備采用固定的圖像元素（稱(chēng)為像素）陣列捕捉和顯示圖像。雖然與固態(tài)裝置，以不同的方式，檢測(cè)器和顯示掃描的視頻信號(hào)是相同的管型攝像機(jī)產(chǎn)生的。
標(biāo)準(zhǔn)掃描速率
標(biāo)準(zhǔn)廣播格式，適應(yīng)北美國(guó)家和日本，生產(chǎn)的525條水平掃描線在重復(fù)每一秒每幅圖像的30倍。在歐洲和英國(guó)的格式，掃描圖像625的水平線與每秒25次的重復(fù)。為了避免混淆，北美標(biāo)準(zhǔn)被稱(chēng)為為525/60 的掃描速率，歐洲標(biāo)準(zhǔn)是625/50的掃描速率。在本節(jié)的討論假定一個(gè)視頻掃描率525/60，北美標(biāo)準(zhǔn)。
閃爍是惱人的偽影的圖像時(shí)，會(huì)發(fā)生間歇地每秒數(shù)幀的眼睛。在一個(gè)視頻場(chǎng)景，有一個(gè)適量的亮度，閃爍變得相當(dāng)不顯眼的，臨界閃爍頻率達(dá)到40和60赫茲（Hz或每秒周期數(shù)）之間的刷新率。閃爍光飄飄，發(fā)生在低刷新頻率時(shí)的一個(gè)場(chǎng)景的亮度呈周期性波動(dòng)，幾次第二的感覺(jué)。由于波動(dòng)頻率的增加，刺激上升，并在10赫茲左右達(dá)到最大值，尤其是在明亮的光照與黑暗交替閃爍。在更高的刷新率（頻率），現(xiàn)場(chǎng)不再出現(xiàn)脫節(jié)，從一個(gè)場(chǎng)景移動(dòng)到下一個(gè)被認(rèn)為順利發(fā)生。持久性的閃爍發(fā)生的頻率在幾十赫茲，在其中發(fā)生閃爍不再被超出該臨界閃爍頻率。出于這個(gè)原因，電影預(yù)計(jì)在無(wú)聲電影（18幀/秒的速度，每幀中斷一次）36赫茲和48赫茲（24×2）有聲電影。
臨界閃爍頻率大幅上升，作為圖像變亮或更大的視野。在30 Hz顯示的圖像表現(xiàn)出相當(dāng)閃爍，而顯示刷新率60赫茲以上產(chǎn)生相應(yīng)減少金額閃爍刷新率穩(wěn)步上升，。為了減少閃爍，在525/60的掃描速率的視頻圖像是在60赫茲的刷新率，而不是30赫茲。
在525/60格式，每個(gè)幀由525個(gè)水平掃描線和解剖成兩個(gè)隔行掃描場(chǎng)，第一個(gè)被稱(chēng)為一個(gè)奇數(shù)場(chǎng)和一個(gè)偶數(shù)場(chǎng)的第二。262.5掃描線組成，每個(gè)字段出現(xiàn)在頻為60赫茲。其結(jié)果是每秒30次（30赫茲），場(chǎng)頻為60赫茲的整體，以減少或消除閃爍出現(xiàn)的每一幀（一個(gè)完整的畫(huà)面）。因此，525/60，是指每幀刷新率為每秒60場(chǎng)（赫茲）的525個(gè)水平掃描的掃描系統(tǒng)。于隔行掃描的各個(gè)偶數(shù)和奇數(shù)場(chǎng)，每262.5非相同的水平線，沿垂直軸。
在圖5中，其中每幀的奇數(shù)行（第一，第二，第三，等）通過(guò)第一掃描圖像在北美格式的隔行掃描的光柵掃描。繼續(xù)掃描，它可以從上面的坐標(biāo)為（0,0），為262.5倍，直到它到達(dá)它到達(dá)在一個(gè)點(diǎn)跨越在所述的水平掃描結(jié)束= 0.5，Y =最大字段的底部。后的奇數(shù)場(chǎng)完成后，掃描光點(diǎn)飛回的頂部和第二次掃描，在偶數(shù)場(chǎng)，啟動(dòng)。偶數(shù)場(chǎng)掃描開(kāi)始坐標(biāo)（0.5,0）在以最低的全幀的水平掃描線（在圖5中的480行）的端部處的頂部幀的中間。奇數(shù)和偶數(shù)掃描開(kāi)始各自領(lǐng)域? = 0，框架頂部。因此，隔行不使，備用字段開(kāi)始在不同的高度在屏幕上。
偶數(shù)場(chǎng)的掃描線，其出發(fā)點(diǎn)是水平移動(dòng)? / 2相的奇數(shù)場(chǎng)掃描開(kāi)始，正好貼合的間隙之間的奇數(shù)場(chǎng)的行，反之亦然。到奇數(shù)和偶數(shù)掃描字段包括半行掃描允許精確的隔行掃描，這將是不可能的，如果每個(gè)字段組成的一個(gè)不可分割的行數(shù)的。根據(jù)構(gòu)成一幀的字段的數(shù)量時(shí)，交錯(cuò)比率可以是1:1，2:1（在本例中），或4:1。
在北美的525/60掃描格式中，一個(gè)字段被重復(fù)60次，在第二個(gè)（60赫茲）。由于每場(chǎng)有262.5行，水平掃描速率是（262.5×60）或15750赫茲。水平掃描間隔，因此63.5微秒（倒數(shù)15,750）。垂直掃描頻率為60赫茲（垂直頻率），這將產(chǎn)生一個(gè)垂直掃描間隔16.67毫秒（262.5/15，750）。
消隱的視頻信號(hào)的有效掃描行的數(shù)量減少。對(duì)于垂直掃描消隱時(shí)間是約21個(gè)水平掃描，使有效掃描行數(shù)約為483行，每 幀（（262.5 - 21）×2）。有效掃描行的有效圖像區(qū)，這是在最后的場(chǎng)景顯示在顯示器上的區(qū)域不進(jìn)行消隱。
縱橫比被定義為掃描字段的寬度和高度的有效視頻幀，當(dāng)前廣播兼容的視頻格式是4:3的比例。遵守的標(biāo)準(zhǔn)寬高比防止嚴(yán)重畸變的圖像，例如顯示為一個(gè)橢圓形的圓。應(yīng)當(dāng)指出，經(jīng)常被用來(lái)與監(jiān)控系統(tǒng)（電子工業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)格RS-343）的縱橫比為1:1。
總之，我們已審閱了一個(gè)“活”的形象在一個(gè)光柵掃描產(chǎn)生的電信號(hào)線性系列生產(chǎn)。信號(hào)包括攝像機(jī)消隱脈沖和原始圖像中的每個(gè)點(diǎn)處的照度（亮度）。通過(guò)隔行掃描，刷新頻率超過(guò)臨界閃爍點(diǎn)很容易獲得順眼，產(chǎn)生的視頻圖像。