微光CCD相机的噪声分析与处理

分析了微光CCD图像传感器的噪声特性,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路,应用于选用ISD029AP型CCD图像传感器自己开发的微光CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机具有良好的成像质量;为了进一步提高该相机的信噪比,提出了相应的校正算法,进一步降低了暗电流噪声,降低了CCD像素间光响应的不一致性带来的噪声,使相机的成像质量得到提高.     

CCD暗电流自动抑制的一种方法

分析了背照式CCD的暗电流组成成份及其温度特性,以及暗电流对CCD随机噪声、固定图案噪声(fixed pattern noise,FPN)等性能的影响。提出了根据暗像元信号大小实时自动调整CCD驱动电路的偏压和时序以抑制和稳定暗电流的方法。实验结果表明,该方法在53℃时使暗电流和FPN降低了一个数量级,噪声减小了近50%;在25~53℃的温度范围内维持暗电流变化不超过400e-,CCD噪声变化不超过5e-,FPN的变化不超过150e-,在较高温度下CCD的图像质量得到明显改善。     

微光成像系统三维噪声测量及其分析

为了分别从时域和空域对微光成像系统的噪声特性进行测量和分析,分别建立了微光成像系统三维噪声模型及其测量系统,并对微光ICCD成像系统和CCD成像系统的三维噪声进行了测量与分析.测量结果表明:随着ICCD像增强器光阴极面照度的提高,空间噪声、时间噪声、信号总平均值和信噪比均升高,符合微光ICCD成像系统的实际性能.通过三维噪声分析,实现了区分微光ICCD(或CCD)成像系统中由成像面缺陷和死像素点形成的两种固定图案噪声,且对光锥耦合技术进行定性的评价.     

VSP2210 在TDI-CCD相机视频信号处理中的应用

为了在TDI-CCD信号采集系统中获得高质量的图像视频信号,必须对噪声进行适当的处理。针对TDI-CCD输出噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。根据提出的噪声抑制处理技术,设计了以VSP2210为核心处理器件的TDI-CCD相机视频信号处理电路。实验室和室外推扫成像实验结果表明,新提出的噪声处理技术比传统的处理技术更能有效的处理TDI-CCD输出视频信号的噪声,降低视频处理电路引入的噪声,提高TDI-CCD视频图像信号的信噪比,更适合应用于TDI-CCD相机系统的工程实际。     

CMOS图像传感器电路噪声分析

从基本电路原理出发,分析了采用互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器获取图像的基本噪声来源,以及各噪声源的基本特性及其对输出图像的影响,讨论了不同系统结构CMOS图像传感器的图像噪声表现与相应噪声消除以及提高图像质量的系统解决方案,并进行了仿真验证.     

MSC794型CCD相机点扩展函数及噪声响应特性的测量

用白噪声方法测量了JEOL JEM2010(FEF)透射电子显微镜配备的MSC794型CCD相机的点扩展函数PSF(point spread function).在恒定的均匀入射电子束强度下,用改变曝光时间的方法改变CCD相机的曝光量(计数)的方法,得到了该CCD相机的噪声响应特性.将测量结果用于图像复原,得到了衬度更好的电镜图像.复原之后的图像数据,可以用作定量电子显微学分析.     

一种基于相关处理的制冷CCD系统噪声评估方法

通过对CCD成像系统的噪声分析,从相关检测理论出发,提出制冷CCD成像系统噪声测量方法,该方法只需要对同一景物连续拍摄两帧图像就可快速计算出成像系统的噪声,可以实现对成像系统噪声的连续实时测量.测量结果表明:相关噪声测量方法可以克服或减小环境影响,测量过程简便易进行,有望成为光电成像系统,特别是制冷CCD成像系统噪声测量的有效方法.     

列固定模式噪声的校正方法

采用列交换和校正因子估算的方法,实现了一种降低CMOS图像传感器列固定模式噪声的电路结构．该方法通过交换列处理电路和模数转换器,对噪声进行平均处理,同时估算校正因子,用于像素输出过程中噪声校正．整体结构具有动态自适应性,降低约37％列固定模式噪声．该方法无需提高列处理电路一致性和速度,适用于CMOS图像传感器内部的图像实时处理过程．     

电子倍增电荷耦合器件中多针相工作模式

针对微光条件下,电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的暗电流噪声将会随信号一起在倍增寄存器中放大,信号仍会湮没于噪声中。该文提出将多针相（MPP）模式引入EMCCD,通过在栅极上加较大的负偏压,使得空穴填充Si—SiO2界面态,抑制电子的跃迁和传导,以减小暗电流的产生率。研究结果表明,T=300K时,MPP模式下EMCCD的暗电流值为0．0213nA／cm^2,而非MPP模式下EMCCD表面暗电流稳态值为1．79nA／cm^2。说明MPP模式的引入极大地降低了EMCCD的暗电流水平,同时提高了整个微光成像系统的探测灵敏度和信噪比。     

微光图像麻点噪声滤波理论与实验研究

均值滤波法处理微光图像时会造成严重的图像模糊。该文对此做了进一步的研究与实验，采用一种新的改进性处理措施－麻点噪声滤波法抑制微光图像噪声。该方法是将滤波窗口内中间像素点灰度值与所有像素点灰度平均值的绝对差值同阈值进行比较，并根据比较结果决定滤波输出。实验结果表明，麻点噪声滤波能有效地抑制微光图像噪声，对图像边缘保护特性比均值滤波好。     

电子倍增CCD在天基空间监视中的应用

天基空间监视是地基空间监视的延伸,需要高性能CCD作为成像器。首先回顾CCD的发展．并分析天基空间监视对CCD的技术需求。电子倍增CCD是超低读出噪声和高量子效率的新型器件。说明电子倍增CCD的原理．并介绍CCD97在天基空间监视中的应用分析。讨论电子倍增CCD在空间监视中的应用技术,如倍增增益的控制及器件格式拼接等。     

基于ARM的线阵CCD测距系统设计

CCD(电荷耦合器件)是一种高性能的半导体光电器件,近年来在摄像、工业检测等科技领域里得到了广泛的应用。将CCD测量系统应用于几何量测量中,可以满足高精度测量、在线动态检测和非接触测量等工程实际要求。主要研究内容是采用双目视差原理来测距,重点在于线阵CCD数据采集及处理系统的软硬件设计。首先在详细分析了线阵CCD的工作原理的基础上采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)设计了线阵CCD积分时间和主频同时可调的驱动时序脉冲电路;最后设计了ARM7TDMI微控制器LPC2214为中心的信号处理系统硬件电路。     

无暗电平信息的高速CIS的视频采样设计

传统光电传感器CISCIS（ Contact Image Sensor）和 CCD（ Charge Coupled Device）具有统一的视频输出信号格式,此信号格式可以采用相关双采样的方式进行模数转换以消除低频噪声,从而获取清晰的数字图像。新近推出的高速CIS,为了提高像素输出速度,在像素信息中去掉了暗参考电平的信息,不能直接使用通用视频AD芯片对其进行处理。针对这款新型的高速CIS进行电路设计,调整了CIS的输出信号,依然使用通用视频AD进行模数处理;同时,根据相应的信号调整完成软件一致性校准的设计,最终获取满意的数字图像。     

高温环境下航空摄像机图像降噪研究及实现

根据环境适应性和可靠性的要求,高分辨率CMOS航空摄像机系统要求工作在高温环境中。高温环境下CMOS航空摄像机系统采集的图像存在多种噪声。根据噪声特性和产生原理,提出了将阈值中值滤波算法和离散高斯滤波算法结合进行图像降噪处理。最后采用自顶而下模块划分的方法进行详细的逻辑电路设计。实验结果表明在FPGA平台上设计的硬件电路能够快速、高效地对混合算法进行实现,资源消耗少,满足实时性要求。混合算法能够取得较好的降噪效果,摄像机的可靠性和抗干扰能力得到提高。     

CCD降噪技术的理论分析

在简要介绍回顾CCD噪声产生的基础上,总结了几种常用的CCD抑制噪声的方法,对这些方法的特点、应用场合进行了较为详尽的说明,并分别给出了各种方法的原理电路以及时序波形。     

高速CCD相机图像卡接口电路的设计

针对多通道CCD相机,提出了一种图像数据实时采集和图像显示的方法,CCD的数据采集和图像显示由图像卡完成.CCD相机与图像卡的数据传输的硬件接口按标准RS-422串行接口设计,这种差分方式传递信号方法能有效抑制共模信号,提高数据在传输中抗噪声能力.利用高速硬盘解决了大容量、高速度、多通道的图像数据的实时采集和存储问题,通过多线程处理来从软件上弥补硬盘读写速度不足的缺陷.将采集到的CCD相机数据转换成标准BMP文件来显示图像.     

一种非接触式实时视线追踪系统的设计

为方便残疾人和老年人使用计算机进行信息交互,设计了一种非接触式低成本视线追踪系统.系统设计了一种双环形红外光源,通过交替照射用户脸部,用单CCD摄像机得到"亮瞳"和"暗瞳"的相邻两帧图像.将这两帧图像做差得到瞳孔的位置,使用椭圆拟合方式求得瞳孔中心,加之在"暗瞳"图像上得到的普洱钦斑中心,从而确定了局部视线的盯视方向.基于人类视线移动的特点,提出了使用神经网络和卡尔曼滤波相结合的方法进行瞳孔跟踪,最后给出了视线映射模型和校准方式.     

铝合金交流钨极氩弧焊熔池图像传感方法

为了采用图像处理与模式识别的方法对铝合金的焊接质量进行知识控制，必须获取铝合金焊接熔池的汪晰图像，然后提取焊接熔池的信息，在对铝合金焊接光变分析的基础上，以焊接电弧光中的连续光谱作为光源，采用宽带滤波方法设计的全新的光学图像传感器，利用普通工业CCD摄像机获得了画面清晰，质量稳定的铝合金焊接熔池区域图像，针对所获得的铝合金焊接熔池图像中干扰分配的不均衡性，采用新型分区滤波图像预处理算法，得到了铝合金焊接熔池的理想特征参数，该算法具有抗干扰强，速度快的特点，对提高铝合金的焊接质量具有重要意义。     

14 MeV中子照相中CCD芯片的屏蔽计算

快中子照相实验中,电荷耦合装置(CCD)是重要的成像器件。快中子辐射不仅会减少CCD的使用寿命,而且会对快中子图像带来影响,因此必须对CCD芯片进行有效的屏蔽,减少快中子辐射对芯片的损伤。该文利用MCNP/4B程序计算了14MeV中子照相中不同屏蔽材料组合条件下CCD芯片的吸收剂量。计算结果表明,在对CCD进行有效的屏蔽后,芯片的吸收剂量是屏蔽前的3%,按源中子数归一后仅为1.29 aGy,已经达到屏蔽要求。计算结果还表明,环境散射中子辐射对芯片吸收剂量贡献较小,可以忽略。