MATLAB微光图像数字增强技术研究(3)
2.2 MATLAB图像处理
在MATLAB中，基本数据类型是一个多文数组双精度浮点数。大多数的表达式采取这样的阵列。在这些二文阵列的情况下操作是更像是线性代数中的矩阵运算。MATLAB的脚本语言其实就是做线性代数。它基本的矩阵运算的语法很干净，但在MATLAB中API添加图形用户界面和全面的应用程序或多或少是一个事后的想法，比如说，阵列传值语义，在一个脚本上写上一些代码，以防止实际创建脚本，不能达到真正的需求。脚本部分是切片操作数组的。在MATLAB中，每个函数都必须在一个相同名称的文件，并且你不能定义在一个普通的脚本文件或在命令提示符下局部函数（内联不是真正的函数，宏，就像C一样）。MATLAB拥有一个活跃的社区，有很多免费的代码。但这个社区的活力必须通过MATLAB，且是有限的；MATLAB程序可以运行的只有少数。MATLAB具有一套广泛的，可选的，领域特定的插件（“toolboxes”）可供购买，如信号处理，优化，控制系统，整个系统的Simulink图形创建动态系统模型。此外，MATLAB还提供了一个完整的开发环境，命令交互的窗口，集成的编辑器和调试器[6]。
3 微光成像系统
3.1 微光成像系统的组成结构及成像原理
微光夜视仪是20世纪60年代开始发展起来的光电成像仪器，从第一代的级联式像增强器到第二代的微通道板的像增强器，再到第三代的负电子亲和势像增强器，最后到第四代微光像增强器，不断地发展着。第一代微光管由三个单管串联起来，一般一个像增强管的亮度增益是不够的，座椅需要用多个串联起来使用；第二代是采用带有倍增结构的像管；第三代微光像增强器采用了双近贴结构，阴极和MCP之间、MCP和荧光屏之间都是近贴的，阴极是GaAs NEA光电阴极；第四代采用体电导MCP，并使光电阴极与MCP之间采用自动脉冲门控电源，从而提高了像增强器的信噪比，减少了“光晕”的影响[7]。
上述四代微光像增强器虽然在结构上有所不同，但是总的来说它们的工作原理大体上是差不多的。图3.1[8]所示为一种折反物镜微光直视系统的原理图。系统主要是由要是由微光光学系统、微光像增强器和高压电源几个部分组成，其工作原理是，夜晚的夜天光会通过反射、折射、辐射来照到物体上然后再经过物镜，把物体的像呈现在像增强器的光电阴极上面，在高压电源的支持下，像增强器会把物体的像放大，增强，最后人眼就能通过目镜看到放大、增强后的图像。
图3.1 微光成像系统的原理图
1-目标；2-物镜；3-像增强器；4-高压电源；5-目镜；6-人眼
3.2 微光成像系统的设计要点
微光成像系统的设计要点主要在三个方面：微光像增强器、光学系统和系统电源。
3.2.1 微光像增强器
这里提出设计直视微光系统时对像增强器的相关设计要求。
（1）亮度增益。根据相关理论，以人眼的暗适应为前提条件，即按充分暗适应的视觉阈计算，至少要有12个光子被眼睛捕获才能在视网膜上产生一个“记录”，可得出像增强器的最小增益G 应为
G =50000/r
式中：r 为目镜放大倍数。通常实际目镜放大率为15倍～30倍。如果观察者没有暗适应，则该值还要增大，此外，在屏亮度较高的情况下，人眼探测和识别目标的速度也较高，如果增益不够高会使像管输出屏亮度降低，以致影响系统极限鉴别力，反之，若增益过大也会由于像管噪声加大而出现闪烁现象，使观察效果变坏。通常像增强器的增益值在几千到几万之间[9]。
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