1. 摄影术诞生的原因
在公元1839年1月9日于法国科学学会上，宣布人类历史上第一个成功发明摄影技术，并命名为【达盖尔照相术】。
2. 摄影术的发展和演变经历了哪几个阶段
19世纪初，一个叫尼普斯的法国陆军军官，花了10年时间研究保存影像的方法终于在1826年成功地将他家窗外的景象拍摄在白锡板上。这是世界上第1张照片，它的曝光时间长达8小时。第二年，他又和达盖尔研究照相术，试图把影像拍摄在玻璃板上。不幸的是，尼普斯没有等到成功的那一天就去世了。1833年,达盖尔把玻璃板底片的灵敏度,提高到足以拍摄人像。后来，他又发明了银版照相法——“达盖尔照相术”。它是由两个木箱组成，把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦，用镜头盖作为快门，来控制长达三十分钟的曝光时间，能拍摄出清晰的图像。
1841年光学家沃哥兰德发明了第一台全金属机身的照相机。该相机安装了世界上第一只由数学计算设计出的、最大相孔径为1：3.4的摄影镜头。
1845年德国人冯·马腾斯发明了世界上第一台可摇摄150°的转机。1849年戴维·布鲁司特发明了立体照相机和双镜头的立体观片镜。1861年物理学家马克斯威发明了世界上第一张彩色照片。
1860年，英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机。
1862年，法国的德特里把两只照相机叠在一起，一只取景，一只照相，构成了双镜头照相机的原始形式。
1880年，英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。
1866年德国化学家肖特与光学家阿具在蔡司公司发明了钡冕光学玻璃，产生了正光摄影镜头，使摄影镜头的设计制造，得到迅速发展。
随着感光材料的发展，1871年，出现了用溴化银感光材料涂制的干版，1884年，又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷。
1888年美国柯达公司生产出了新型感光材料－－柔软、可卷绕的“胶卷”。这是感光材料的一个飞跃。同年，柯达公司发明了世界上第一台安装胶卷的可携式方箱照相机。
1906年美国人乔治·希拉斯首次使用了闪光灯。1913年德国人奥斯卡·巴纳克研制出了世界上第一台135照相机。
从1839年至1924年这个照相机发展的第一阶段中，同时还出现了一些新颖的钮扣形、手枪形等照相机。
从1925年至1938年为照相机发展的第二阶段。这段时间内，德国的莱兹（莱卡的前身）、禄来、蔡司等公司研制生产出了小体积、铝合金机身等双镜头及单镜头反光照相机。
1902年，德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论，和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃 ，制成了著名的“天塞”镜头，由于各种像差的降低，使得成像质量大为提高。在此基础上，1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的 、35毫米胶卷的小型莱卡照相机-徕卡单镜头旁轴照相机。不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式光学旁轴取景器。
1931年，德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器，提高了调焦准确度，并首先采用了铝合金压铸的机身和金属幕帘快门。
1935年，德国出现了埃克萨克图单镜头反光照相机，使调焦和更换镜头更加方便。为了使照相机曝光准确，1938年柯达照相机开始装用硒光电池曝光表。
1947年，德国开始生产康泰克斯S型屋脊五棱镜单镜头反光照相机，使取景器的像左右不再颠倒，并将俯视改为平视调焦和取景，使摄影更为方便。
1956年，联邦德国首先制成自动控制曝光量的电眼照相机；1960年以后，照相机开始采用了电子技术，出现了多种自动曝光形式和电子程序快门；1975年以后，照相机的操作开始实现自动化。
在20世纪五十年代以前，日本的照相机生产主要是引进德国技术并加以仿制，如1936年佳能公司按照徕卡相机仿制了L39接口的35mm旁轴相机，尼康是在1948年才仿照康泰克斯制造出了旁轴相机。
PENTAX的前身旭光学工业公司1923年开始生产镜头，随着日本侵略战争的扩大，日本军队对光学仪器的需求急剧增加，尼康、宾得和佳能等日本光学仪器厂都接到了大量的军队订单，为侵华日军生产望远镜、经纬仪、飞机光学瞄准仪、瞄准镜、光学测距机等等军用光学仪器。
随着战争的结束，这些军队订单已经不再有，战后军工企业为生存不得不转向民用品的生产，光仪厂商尼康、佳能、宾得都先后开始了照相机生产。1952年宾得引进德国技术并引入德国“PENTAX”品牌，生产出了“旭光学”的第一部相机。1954年，日本第一部单镜头反光照相机在旭光学-宾得公司制成。
1957年作为日本照相机的后起之秀，又制造出了日本的第一部五菱镜光学取景的单反照相机。此后美能达、尼康、玛米亚、佳能、理光等公司争相仿制、改进单反照相机及镜头技术，从而推动了民用照相机技术在日本的发展，世界单反照相机技术重心逐渐由德国转移到了日本。
1960年，宾得推出的PENTAX SP相机问世，开创了照相机TTL自动测光技术。1971年，宾得公司的SMC镀膜技术申请了专利，并应用SMC技术开发生产出了SMC镜头，使得镜头在色彩还原和亮度以及消除眩光和鬼影两方面都得到极大改善，从而显著提高了镜头品质。得益于SMC技术，此后宾得镜头的光学素质达到了极大的改善，有多只宾得镜头被职业摄影师们推崇，甚至超越了德国顶级镜头蔡司镜头，成就了宾得相机一时的辉煌。虽然几乎所有厂商生产的照相机镜头都声称采用了SMC技术，但是实测证明，在这一点上做得最好的，还是宾得镜头。1969年，CCD芯片作为相机感光材料在美国的阿波罗登月飞船上搭载的照相机中得到应用，为照相感光材料电子化，打下技术基础。
1981年，索尼公司经过多年研究，生产出了世界第一款采用CCD电子传感器做感光材料的摄像机，为电子传感器替代胶片打下基础。紧跟其后，松下、Copal、富士、以及美国、欧洲的一些电子芯片制造商都投入了CCD芯片的技术研发，为数码相机的发展打下技术基础。1987年，采用CMOS芯片做感光材料的相机在卡西欧公司诞生。
2018年9月，世界海关组织协调制度委员会第62次会议作出了对中国无人机产品有利的决定，将无人机归类为“会飞的照相机”。
3. 摄影术的产生
19世纪30年代是摄影术不断发展的活跃期，其中，法国人贝亚德发明了纸基正像工艺。摄影发明的先驱者们在感光材料上不断地改进工艺，为摄影的传播与发展起到了重要的作用。摄影术发明不久，就以极快的速度传遍欧洲、美国、远东以及亚洲。摄影术的发明对人类社会的发展起到了极其重要的作用。
利维父子拍摄的《火车站事故》，摄影者将画面构图中的火车主体与建筑背景完整地记录下来，照片上，火车这个庞然大物失去了往日的威风，像一个醉汉一样头朝下倾斜触地，这个毁灭性的瞬间，真实地记录了事故发生后惊心动魄的现场情景。
4. 摄影术的诞生对世界产生了什么影响
十九世纪三十年代末期，路易·雅克·芒戴·达盖尔首次成功地发明了实用摄影术。
1887年达盖尔出生在法国北方的科梅伊镇，年青时是位艺术家，他约在三十五岁时设计出西洋镜，用特殊的光效应展示全景画。在从事这项工作的同时，他对一种不用画笔和颜料自动再现世界的景色装置──换句话说就是照相机──发生了兴趣。
先前达盖尔为发明可使用的照相机作出了努力，但没能获得成功。1827年他遇见约瑟夫·尼塞福尔·涅普斯，他也一直在努力发明照像机，从某种意义上来说已经获得了成功。两年后他们成为合作人。1833年涅普斯逝世，但是达盖尔仍在继续努力。1837年他成功地发明了一种实用的摄影术，叫做达盖尔摄影术（银版摄影术）。
5. 摄影技术的产生
我的研究方向是工业X射线检测，就结合工业X射线产生和成像原理进行简单的介绍。
1、X射线介绍
X射线也称为伦琴射线，是由德国著名物理学家威廉•康拉德•伦琴（Wilhelm Röntgen）于1895年11月在进行阴极射线的研究时发现的。
X射线本质上是与微波、红外线、可见光和紫外线等一样的电磁波，电磁波是由光子组成的，由公式可知光子的能量与其波长成反比：
式中，h是普朗克常量，c是光在真空中的速度，λ是光子的波长，ν是光子的频率。X射线对应的波长范围分布在几皮米到几纳米，具有较强的穿透性，因此工业上常用X射线检测物体的内部结构。下图为X射线在电磁波谱中的分布范围：
X射线除了具有所有电磁波的共性之外，还具有一些特有的性质：
物理效应：（1）穿透作用；（2）电离作用；（3）荧光作用；（4）热作用；（5）干涉、衍射、反射、折射作用。
化学效应：（1）感光作用；（2）着色作用
生物效应。
2、X射线产生原理
X射线的产生有三个不可缺少的条件：
第一，能够产生自由电子的电子发射器；
第二，能够使自由电子加速运动的电场；
第三，能够使高速移动的电子瞬间减速的靶物质。
根据上述三个条件，人们发明了能够产生X射线的X射线管，射线管的结构如下图所示：
X射线管主要由产生自由电子的电子枪和阳极靶组成。电子枪主要由阴极灯丝组成，阴极灯丝在通电之后可以产生自由电子，自由电子通过电子枪中的聚焦极聚焦并经过电子枪的阳极进行加速形成聚集的电子束；阳极靶由熔点高、热传导性好的金属物质组成，起到瞬间减速高速移动的电子的作用。在X射线管工作时，电子枪和阳极靶之间加以高电压形成强电场，电子枪产生的电子束在强电场的作用下向阳极靶加速运动。高速运动的电子在到达阳极靶时，与阳极靶材料原子发生作用并产生电磁辐射。
加速电子与阳极重金属作用有三种形式：
第一种是电子与外层轨道电子相互作用导致外层轨道电子获得能量升到较高的能量轨道后又迅速回到原来的位置，这一过程会将加速电子的动能大部分转变成内能并产生少量红外线。
第二种是电子与内层轨道电子发生相互作用，当这种相互作用导致内层轨道电子离开了它的轨道，会形成内层的电子空穴。这种空穴被外层轨道电子跃迁填补时将会产生X射线，这种形式产生的X射线的能量等于跃迁所发生的两个电子轨道之间的能量差，所以这种X射线包含了重金属原子内部的结构信息，是一种特征X射线。
第三种是加速电子和原子核的相互作用，当加速电子经过重金属的原子核旁边时这会减速并改变其运动方向，因为电子减速减少的动能将转化为X射线，这种形式产生的射线被称为轫致辐射(Bremsstrahlung)。由于电子的速度可以从0到真空管电压所对应的电子速度之间连续变化，因此轫致辐射产生的能谱与特征X射线不同，具有从零到入射能量的连续能谱。
一般来说，工业X射线源产生的X射线能谱有可以认为由两部分构成，一是加速电子与内层轨道电子的相互作用产生的离散的特征X射线能谱，另一部分是轫致辐射产生的连续能谱。一个典型的工业X射线能谱如图所示：
3、X射线与物质的相互作用
X射线在穿过物体时与物体会发生多种过程复杂的相互作用，这些相互作用会导致射线强度的衰减。也正是由于射线发生了衰减，衰减了的X射线会携带物体内部的有关信息。X射线与物体发生相互作用时，一部分X射线直接穿过物体，这部分射线称为透射X射线；在剩余的X射线中，一部分X射线与物体的原子核发生直接碰撞，这部分X射线的能量被转化成热能使物体的温度升高；另一部分X射线与组成物体物质的原子中的轨道电子发生碰撞并将能量传给轨道电子，轨道电子发生逃逸而转化成光电子，产生俄歇电子或荧光X射线；最后一部分X射线与轨道电子发生非弹性碰撞而导致X射线方向发生偏离，从而发生散射作用。
光电效应、康普顿效应及电子对效应是X射线与物质发生的主要相互作用：
1）光电效应
当射线进入被测物体时，光子将与原子中的轨道电子发生碰撞，将其能量全部传递给轨道电子，轨道电子在获得能量之后，会摆脱原子核对自己的束缚，变成自由的光电子，而入射光子在与轨道电子相互作用后完全消失，这种现象就是光电效应。光电效应只有在入射光子能量大于原子核与轨道电子的结合能时才会发生，否则不会发生。由于轨道电子变为自由电子，使得电子层中产生空位，将导致原子不稳定，所以外层电子会跃迁到空位，使原子恢复稳定状态。跃迁时会发射荧光辐射，这是光电效应的一个重要特征。下图为光电效应示意图：
2）康普顿效应
康普顿效应也称为康普顿散射，指的是入射光子与原子外层电子发生撞击，入射光子的部分能量传递给了外层电子，外层电子获得能量后从原来的轨道飞出，同时，入射光子由于能量的减少，成为散射光子，偏离入射方向，经过散射的射线和入射的射线波长不相等。如下图所示，hγ和hγ’分别表示入射光子和散射光子的能量，θ表示入射光子与散射光子之间的夹角，称为散射角，φ表示入射光子与反冲光子之间的夹角，称为反冲角。
3）电子对效应
当高能量的光子穿过物体时，将会与原子核发生相互作用，光子的能量会全部释放，转换为正、负电子对，这种相互作用的过程称为电子对效应。产生的电子对会在不同方向飞出，方向由入射光子的能量决定。电子对效应的发生概率与物质原子序数和光子能量有关，在高原子序数、高光子能量的情况下，是一种重要的相互作用。下图简明地表示了三种基本作用在不同条件下的优势区域和重要性。
在常用的X射线能量范围内，光电效应、康普顿效应和电子对效应这三种物理效应基本都会发生。对于不同的被检物质和X射线能量，上述三种效应的发生概率不同。
4、X射线成像原理
小朋友你是否有很多问号？我们产生了X射线后要干什么呢？
当然是根据X射线的特征，以及其强大的穿透能力进行成像啦！
X射线在穿过物体时，与物体之间产生吸收和散射作用，这导致X射线强度衰减，这是X射线成像的重要基础。实验表明，X射线穿过物质的厚度越厚，其强度衰减率越高。某一波长的X射线穿过物体时的衰减规律满足比尔定律：
I为射线穿过物体经过衰减后的强度，I0为射线的入射强度，μ为该物体在该波长X射线照射下的线性衰减系数，t为物体的厚度。一般来说，X射线的衰减是物质对射线的吸收与散射共同作用的结果，因此上式中衰减系数μ被认为是吸收系数与散射系数的和。在X射线的实际衰减过程中，射线因吸收而导致的衰减占主要部分，远大于散射所导致的衰减，因此常将因射线散射而导致的衰减忽略。
当一定强度的X射线透射物质时，射线的波长保持不变，当X射线穿过高密度或厚度较大的物体时，X射线强度衰减较大；穿透低密度或较薄的物体时，相同强度的X射线的衰减较小。因此，在一次曝光中，一定强度的X射线穿过不同物质，或者相同物质不同厚度时，会得到亮度明暗差别较大的图像。
当射线束穿过被检测物体时，如果在物体的某个区域存在缺陷，或者在射线透照方向上存在结构差异，就会造成物体对射线的衰减产生差异，通过探测器采集到的图像就可以分析出被测物内部的缺陷和结构差异。
上图为射线检测的基本原理图，入射X射线的强度为I0，穿过厚度为T的被测物体，被测物内部有厚度为ΔT的缺陷，被测物体的线性衰减系数为μ，射线穿过没有缺陷和有缺陷区域的一次射线强度分别为ID和ID'，没有缺陷和有缺陷区域的散射射线强度为IS和IS'，没有缺陷和有缺陷区域的总透射强度为I和I’。
总透射强度可由一次射线强度和散射射线强度组合表示：
实际中ΔT远小于T，因此可认为IS和IS'相等，所以可得：
对于一次射线，根据比尔定律可以得出：
由于式μΔT表示的值很小，根据泰勒公式近似：
缺陷的衰减系数记为μ’，经过进一步推导（过程略去）可得：
ΔI/I表示的是物体的对比度，表示了射线成像的基本原理，即得出了缺陷和本体之间的对比度关系。由上式可以看出，射线检测缺陷的能力，与射线的能量、在射线透照方向上缺陷的尺寸、射线散射等相关。检测原理是根据物体不同部位对射线衰减的差异，通过探测器采集到这种差异信号，并将其转换为数字图像，然后从图像中提取出物体的内部结构、质量状态等重要信息，然后对其分析处理。
5、X射线图像采集系统
X射线数字射线成像(Digital Radiograph, DR)和工业计算机断层扫描（Industrial Computed Tomography, ICT）是工业无损检测领域中的两个重要技术分支。DR检测技术，是20世纪90年代末出现的一种实时的X射线数字成像技术。相对于现今仍然普遍应用的射线胶片照相，DR检测最大的优点就是实时性强，可以在线实时地对生产工件结构介质不连续性、结构形态以及介质物理密度等质量缺陷进行无损检测，因此在快速无损检测领域里有广阔的发展前景。
ICT技术是一种融合了射线光电子学、信息科学、微电子学、精密机械和计算机科学等领域知识的高新技术。它以X射线扫描、探测器采集的数字投影序列为基础，重建扫描区域内被检试件横截面的射线衰减系数分布映射图像。
DR
DR系统一般由射线源、待测物、探测器、图像工作站等几部分构成。目前在工程实际中应用的探测器主要分为两种：图像增强器和非晶硅探测器。图像增强器首先通过射线转化屏将X射线光子转换为可见光，然后通过CCD（Charge Coupled Device）相机将可见光转化为视频信号，可在监视器上实时显示，也可通过A/D采集卡转化为数字信号输入到计算机显示和处理。非晶硅探测器采用大规模集成技术，集成了一个大面积非晶硅传感器阵列和碘化铯闪烁体，可以直接将X光子转化为电子，并最终通过数模转换器（ADC）转变成为数字信号。
X射线数字成像技术广泛应用于航空、航天、兵器、核能、汽车等领域产品和系统的无损检测、无损评估以及逆求，检测对象包括导弹、火箭发动机、核废料、电路板、发动机叶片、汽车发动机气缸、轮胎轮毂等，在工程质量监督和产品质量保证方面发挥着极其重要的作用，正逐渐成为发展现代化国防科技和众多高科技产业的一种基础技术。
电路板检测：
焊缝检测：
CT检测
X射线CT是国内研究最为广泛的CT成像方法之一，CT图像重建方法是CT基础研究的核心。CT图像重建的任务是由CT数据重建被测物体的CT图像。
锥束CT是指基于面阵列探测器的CT成像方法，其中锥束指X射线源焦点与面阵列探测器所形成惟形射线束。与传统基于维线阵列探测器的扇束CT相比，锥束CT每次可以获得一幅二维图像，具有射线利用率高和各向分辨率相同等优点。
当我们获取了一定数量的投影数据后，便可以根据不同扫描方式下的不同CT重建算法，重建出待测物体的断层图像。
典型CT断层图像：