Viszonylag egyszerű, magolós témakör. A diák párszori elolvasása valószínűleg elég a számonkérések teljesítéséhez. Az ide kapcsolódó vizsgatételben (2016 őszi félév) a fényről és a hangról, mint fizikai jelenségekről, illetve a fényérzékelő eszközök működéséről kell beszélni.
Ellenőzrő kérdések (2016)
Mit jelent a fény kettős természete (hullámmozgás és kvantumelméleti megközelítés). A fénynek, mint elektromágneses sugárzásnak milyen tulajdonságait ismeri? Mitől függ egy foton energiája? Ez mit befolyásol orvosi képalkotás során?
Fény: elektromágneses sugárzás
Egyszerre hullám és részecske
Nyugalmi tömege nulla, sebessége állandó, frekvenciával arányos az energiája, polarizált.
Enerigájától függ, hogy különböző atomokkal hogyan lép kölcsönhatásba
Ismertesse a fényérzékelés folyamatát! Hogyan működnek a félvezetők? Mit jelentenek az alábbi fogalmak: vegyértéksáv, vezetési sáv, tiltott sáv, lyuk, elektron, N típus, P típusú félvezető? Hogyan épülnek fel és hogyan működnek a fényérzékeny MOS kapacitások?
Fényérzékelés folyamata
fény -> fotodióda -> kondenzátor -> analóg erősítő -> A/D átalakító -> digitális feldolgozás
félvezetők működési elve:
elektronok minden anyagban diszkrét energiával rendelkezhetnek (sávokban helyezkednek el).
legfelső sáv a vezetési sáv (itt az e- többet okoz töltést), alatta a vegyértéksáv (itt a lyuk többlet okoz töltést)
félvezetők esetén termikus mozgás a két sáv között
N (Negative) típusú félvezető: e- többlet, P (Positive) típusú félvezető: lyuk többlet.
Dióda
P és N félvezető egymás mellett, P -> N áram folyik (feszültség függő).
Fotodióda: A P és N félvezető között átmeneti tartomány, az ide eső foton hatására keletkező töltéshordozók áramot okoznak, a dióda ezt méri (diszkrét impulzusok -> foton számláló detektor).
Fényérzékeny MOS kondenzátor
fém elektróda – szigetelő – P félvezető – N félvezető szendvics, fémre pozitív töltések N félvezetőre negatív töltéseket csatolunk.
fotoelektromos kölcsönhatás során vezetési elektron és lyuk keletkezik, ezek a feszültség hatására a félvezetőkbe mennek
Hogyan épülnek fel és hogy működnek a CCD érzékelők? Mit nevezünk szcintillációnak és mikor van rá szükség? Hogyan működnek és hogyan épülnek fel a látható fotonoknál nagyobb energiájú fotonokra (pl. uv, röntgen, gamma sugarak) érzékeny detektorok?
Charge-coupled Device (CCD)
fényérzékeny MOS kondenzátorokból áll (3 db / pixel, négyzetrácsban)
töltéseket shiftelni lehet
A fotoelektromos kölcsönhatás valószínűsége akkor nagy, ha az foton, és az e- kötési energiája közel azonos
Röntgen, illetve gamma fotonnál a fotodiódák közel nulla valószínűséggel generálnak ármot.
Szcintillátor: olyan anyag ami elnyeli a megfelelő energiájú fotont, és közben látható fotont emittál (amit a fotodióda detektálni tud).
Hogyan működik a Graphics Interchange Format alapú képtárolás? Ismertesse a Portable Network Graphics formátum során alkalmazott tömörítési eljárás főbb lépéseit!
fokozatos megjelenítés (minden pixelt csak egyszer tartalmaz a file)
veszteségmentes, két fázisú tömörítés:
1. fázis: egyszerű lineáris szűrés alapú predikció
2. fázis: LZ77 tömörítés
Ismertesse a Joint Photographic Experts Group formátum tömörítő eljárásának főbb lépéseit. Milyen melléktermékeket okozhat ez a fajta tömörítő eljárás?
Több réteg, csatornák, átlátszóság, 16 bites képek
Veszteséges és veszteségmentes tömörítés
Színtér trafó
RGB -> Y'CrCB konverzió (Y' fényerő gamma korrekció után, Cr: vörös árnyalat, Cb: kék árnyalat)
Színcsatornák alul-mintavételezése
Cb, Cr alulmintavételezése (Y'-ra érzékenyebb a szemünk)
8 × 8 méretű blokkok kialakítása
A kép szélén extrapolál
Diszkrét Koszinusz Transzformáció
Minden blokkra külön
Transzformáció előtt 0 középpontúvá skálázza az intenzitásokat
Emberi látás nagyobb mértékben diszkriminálja a DCT bázis függvényeit, mint a Fourier trafóét.
Kvantálás
Q (a tömörítés hatásfoka) állítható
Kódolás
Együtthatókat cikk-cakk trajektória mentén sorosítja
