电子倍增CCD噪声来源和信噪比分析

作为一种高灵敏度的图像传感器,电子倍增CCD(EMCCD)在微光成像领域应用前景非常广泛.详细分析了其噪声来源,重点讨论EMCCD相比普通科学级CCD特有的乱真电荷和噪声因子,计算信噪比.在噪声来源和信噪比分析过程中提出驱动波形优化设计方法,为成像系统电子学部分设计提供理论参考.     

基于MODTRAN模型计算星载CCD相机信噪比

信噪比表征CCD相机的辐射分辨能力,是评价星载CCD相机图像质量的重要参数。传统的相机信噪比计算方法多为构造模型、推导出计算公式、代入器件参数求解,这样的计算没有考虑相机在轨工作的工作环境,结果值较真实值有显著差距。文中利用MODTRAN模型,对相机在轨工作环境的地面与大气的辐射进行了模拟计算,用实测噪声值代替传统的噪声模型进行计算,最大程度地使计算条件符合星载CCD相机实际在轨工作的情况。还综合考虑了不同太阳高度角、地面反射率条件下CCD相机的信噪比变化情况,量化分析了这些客观因素对CCD相机实拍时信噪比可能造成的影响,该分析对选择星载CDD相机拍摄的季节、时辰有参考价值。     

基于辐射传输模型的TDI CCD遥感相机信噪比分析

信噪比是定量评价遥感相机成像质量和辐射性能的一项关键指标,信噪比的估算和测试对于遥感相机的研制至关重要.针对TDI CCD相机从辐射传输和能量转换的角度推导了信噪比计算公式,基于大气辐射传输模型MODTRAN 4.0从理论上估算了某遥感相机在各种观测条件下的信噪比,结果表明:在典型观测条件下相机的信噪比不低于20 dB.作为试验验证,利用积分球光源对相机进行了各种照明条件下的信噪比测试,测试结果证实了理论模型的正确性.     

CCD类成像器件的噪声研究

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下,尽可能地消除噪声和干扰,以提高信噪比,获取高质量的图像。为此,必须对CCD的噪声种类和特性有所了解,并针对各种噪声进行相应的去噪处理。所以对CCD成像器件噪声部分的研究,有利于提高CCD成像器件的分辨率,也能提高探测微弱光的能力。     

CCD成像系统中模拟前端噪声的研究

为了提高CCD成像电子学系统的信噪比,设计了3种模拟前端电路,借助Orcad软件对它们的输出波形进行比较,分析电路结构与噪声产生机理的关系,从理论上比较3种电路结构的噪声水平。然后采用三线阵CCD探测器KLI8023和视频处理器TDA9965在硬件上实现3路模拟前端的电路设计,并通过X64-LVDS采集卡分别将3路图像信息显示在终端机上。每个像元成像50次,统计这50次的均方差（噪声）和信噪比,通过拟合曲线比较三路模拟前端的噪声水平和信噪比。在相同光照条件下,第1路的信噪比达到750dB,第3路只有600dB,验证了理论分析的结果,讨论不同像元频率、带宽与信噪比的关系,为今后的成像系统电路设计提供参考和实验依据。     

一种高信噪比科学级CCD数据转换系统

讨论了适应科学级CCD发展要求的高性能数据转换系统.在分析科学级CCD数据转换系统结构后,提出了一种以ADS1606为模数转换器的数据转换系统,详细说明了对应CDS结构,模数转换和FPGA的设计方法,以及系统电源和PCB的设计要点.测试结果表明,该系统噪声低、稳定性好,符合科学级CCD系统要求.     

科学级CCD三维噪声模型及其评估

为了评估科学CCD噪声带给激光近场分布测量的影响,采用三维噪声模型,分析了科学级CCD的噪声,并将CCD的噪声分解为空间噪声和时间噪声。空间噪声用来评估CCD像元之间响应不一致性对测量的影响,时间噪声用来评估多次测量不一致性对测量的影响。通过设计测量系统对CCD三维噪声进行测量,并分析时空噪声的统计分布规律,发现两者均是依赖于信号、近似服从正态分布,建立了依赖于信号的时空噪声的数学模型,并实验验证了该模型是有效的。     

论CCD相机标定的内,外因素：畸变模型与信噪比

决定ＣＣＤ相机定标的精度不仅取决于成像系统中已存在的各种畸变，同时取决于这些畸变在数据噪声中所占的比例－信噪比，前者称为决定相机标定精度的内在因素，后者称为决定相机标定精度的外在因素。     

CCD慢扫描驱动技术在天文导航系统中的应用

本文主要介绍了利用CCD摄像机开展光电自动测星技术的研究成果，同时，还介绍了为提高测星等级所采用的一些相关技术，如CCD慢扫描驱动技术，CCD致冷技术和数字信号的相关处理技术等。     

一种提高光谱仪中线阵CCD信噪比的方法

分析了CCD延长积分时间后各像元光生电荷的变化及其相互之间的影响．在此基础上。结合CCD输出信号的信噪比随积分时间延长而提高的原理,提出了根据CCD各像元接收到的光照度不同而采用不同积分时间的方法。即分段积分法．该方法的显著特点是。可以允许CCD中部分像元达到饱和．实验测量的结果表明。该方法可以有效抑制随机噪声,提高信噪比。并且有利于扩大CCD的光谱测量范围．     

不同光照条件下科学级CCD相机噪声特性研究

CCD具有量子效率高、几何失真小、噪声低及实时采集和处理能力。因此,用CCD记录图像使天文观察效率显著提高,天文数据质量大为改善。但在用CCD相机进行星体探测时,多数情况下星体的背景具有一定的噪声,该噪声会对探测结果产生影响。为了解背景对探测结果的影响,本文通过在不同光照度条件下对CCD相机的时间噪声等效曝光量和空间噪声等效曝光量进行测量与分析,得到了对CCD输出图像质量产生主要影响的噪声以及时间噪声等效曝光量和空间噪声等效曝光量随光照度变化的规律。     

CCD相机调制传递函数的测试分析

调制传递函数(MTF)是评价CCD相机成像系统质量的重要参数,它能真实地反映相机拍摄时的空间频率与图像对比度的关系。CCD相机的MTF测试中最关键的是靶标的选择,它决定了整个系统的测量精度和操作过程的复杂程度。理想的靶标函数是正弦函数,但制作光出射度随正弦波规律变化的分辨率板是非常困难的,因此利用明暗相间、相互平行的黑白条纹分辨率板来代替正弦波分辨率板,提出了测量MTF的方法。重点对CCD相机在奈奎斯特频率处的MTF测试结果进行了分析与评价。     

CCD摄象机混叠失真的测量研究

本文描述了CCD摄象机的混叠失真对图象清晰度的干扰,论述了混叠失真的测量方法,探讨了如何正确估价CCD摄象机的清晰度。     

线阵CCD相机模拟器的分析与设计

为降低某线阵CCD相机因屡次调试而被损坏的风险,对相机的特性和时序进行了分析,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的CCD相机模拟器.整个系统以FPGA作为核心器件,在FPGA内部开辟一片ROM,里面存放一幅标准图像的灰度值,在像素时钟的下降沿输出灰度值,并对像素时钟进行计数,产生外加行同步信号和行有效信号.仿真结果显示,此线阵CCD相机模拟器模拟过程符合实际相机的输出时序要求.模拟器的设计缩短了工程上的调试时间,为后期的采集和存储等处理提供了保证.     

CCD相机调制传递函数的测试原理分析

对于CCD相机的空间分辨率特性,通常用调制传递函数来表征.基于调制传递函数理论分析值与具体的实验测试值存在差别,分别对分辨率板在焦平面所成的像与CCD像元之间的偏移量和积分时间内被摄物体与相机的相对运动产生的像移对相机调制传递函数的影响进行了分析.讨论了调制传递函数与对比调制传递函数之间的联系和区别.     

基于CCD摄像头黑线提取算法

从大的层面上来讲,黑线提取分为AD转换提取以及通过硬件滤波(电压跳变比较)提取两种算法,本文具体介绍了两种方法的利与弊,以及我们为什么最后选择了AD采样.     

基于SOPC嵌入式系统的CCD摄像机设计与实现

设计并实现了一种基于EP3C40型FPGA的可编程片上系统(SOPC)嵌入式系统的CCD摄像机,使用FPGA完成CCD的驱动时序产生、数字图像统计处理、串口通讯、自动调光及自动增益、快速调光等控制功能.该摄像机具有高灵敏度、低噪声的特点,能适应外界光照条件的快速变化,适用于军事装备、科研以及监控等领域.     

自适应曝光时间的面阵CCD相机的研制

依据CCD探测器的光电线性关系,使用KAI-1020内线CCD探测器,研制了一种自适应曝光时间的面阵CCD相机.设计了以FPGA为核心处理单元的自适应先积分的时序驱动.测试结果表明,所研制的面阵CCD相机具有曝光时间自适应调整功能.     

CCD摄像机技术的发展及应用

介绍了CCD技术的发展和未来CCD市场的需求.讨论了CCD传感器需改进的几个问题和CCD摄像机技术性能的优化指标.阐述了CCD应用及其发展趋势.