CCD成像器件主要特性參數(shù) 光電成像課件

1、 光電成像原理CCDCCD成像器件主要特性參數(shù)成像器件主要特性參數(shù) 光電成光電成像課件像課件 光電成像原理2分辨力及調(diào)制傳遞函數(shù)： ( )outinMMTFM是空間頻率增加，MTF降低。0，MTF1；其它MTF()1。MTF與CCD器件的結(jié)構(gòu)、光電轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)移效率有關(guān)。響應(yīng)均勻性：通過輻射度定標(biāo)進(jìn)行修正。動(dòng)態(tài)范圍：輸出飽和信號(hào)與暗信號(hào)的比值。抗“暈光”能力(anti-blooming)：局部光信號(hào)較強(qiáng)，CCD器件局部飽和并向周圍像元溢出，顯示器上會(huì)看到擴(kuò)散的白色區(qū)域。分辨力取決于CCD成像器件單個(gè)像素的尺寸調(diào)制傳遞函數(shù)取決于CCD成像器件各環(huán)節(jié)的調(diào)制傳遞函數(shù) 光電成像原理3 光電成像原理4一

2、、一、CCD 相機(jī)基本組成相機(jī)基本組成CCD成像器件光學(xué)系統(tǒng)信號(hào)采集與處理電路存儲(chǔ)或顯示驅(qū)動(dòng)電路多路時(shí)鐘發(fā)生器掃描電路CCD成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用CCD成像器件作為光電轉(zhuǎn)換器件的光電成像系統(tǒng) 光電成像原理5二、圖像信號(hào)的顯示二、圖像信號(hào)的顯示CCD相機(jī)獲得對(duì)應(yīng)于景物目標(biāo)的二維空間圖像,f x y工作原理工作原理信號(hào)采集得到電子圖像 ,fx ty t視頻信號(hào)輸出 f t視頻信號(hào)重現(xiàn)為二維空間圖像 ,fu tv t 光電成像原理6第一行掃描：掃描點(diǎn)從左上角開始，向右水平勻速運(yùn)動(dòng)，至最右側(cè)，迅速返回左側(cè)下一行開始處逐行掃描逐行掃描第二行掃描：過程同上最后一行掃描：同上，掃描至最右側(cè)后，掃描點(diǎn)返

3、回左上角，開始第二幅圖像掃描掃描過程行掃描：幀掃描：正程+逆程正程+逆程常用數(shù)據(jù)：常用數(shù)據(jù)：掃描行數(shù)掃描行數(shù)625幀掃描正程幀掃描正程575，逆程，逆程50幀掃描頻率幀掃描頻率50HZ或或60HZ 光電成像原理7第一行掃描：掃描點(diǎn)從左上角開始，向右水平勻速運(yùn)動(dòng)，至最右側(cè)，迅速返回左側(cè)隔一行開始處隔行掃描隔行掃描最后一行掃描：掃描至最后一行的一半，掃描點(diǎn)返回圖像上方中央，開始第二場圖像掃描常用數(shù)據(jù)：常用數(shù)據(jù)：掃描行數(shù)掃描行數(shù)625幀掃描正程幀掃描正程575，逆程，逆程50場頻場頻50HZ幀頻幀頻25HZ 光電成像原理8三、掃描電路設(shè)計(jì)三、掃描電路設(shè)計(jì)A、多路時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)CCD 器

4、件結(jié)構(gòu)形式：包括光敏單元的排列及位數(shù)、讀出結(jié)構(gòu)形式及位數(shù)、電荷轉(zhuǎn)移承接關(guān)系。圖像顯示方式：示波器顯示、電視(顯示器)顯示 電視顯示制式PAL邏輯上便于實(shí)現(xiàn)。PALPAL制式參數(shù)：制式參數(shù)：隔行掃描隔行掃描幀頻25HZ，場頻50HZ，625行/幀，正程575行，逆程50行625 2515625Hz行周期：1 1562564 s其中正程51.2s，逆程12.8s行頻： 光電成像原理9設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例有一塊512位兩相雙邊讀出線陣CCD，輸出圖像實(shí)時(shí)顯示(PAL制式)，計(jì)算該器件所需的多路時(shí)鐘。25325425525612CCDBCCDA p T 2 1 1 2 R有五路時(shí)鐘脈沖：P、 T、 1、

5、2、 R12ffPTff1222Rfff 光電成像原理10 p T 1 2 RTTpTT 確定光敏元時(shí)鐘脈沖P ：與顯示器制式匹配15625PfHz64Ts顯示器回掃時(shí)間占周期的1/5，即正逆程之比為4:1:4:1PTTT 51.2PTs12.8TTs 確定轉(zhuǎn)移柵時(shí)鐘脈沖T：高低電平寬度之比15625TPffHz高低電平寬度之比1：4 光電成像原理11 確定信號(hào)讀出時(shí)鐘脈沖R ：驅(qū)動(dòng)一行信號(hào)輸出需要的脈沖個(gè)數(shù)1HeffstrbNNNNNNeff：有效脈沖個(gè)數(shù)，即CCD位數(shù)，512Nstr：結(jié)構(gòu)位，3N1：防串音位，1Nb：逆程脈沖個(gè)數(shù)Nf(5123 1) 129645HN 576 144720

6、HN取720 1562511.25RfMHz 光電成像原理12時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路產(chǎn)生、EPROM/FPGA、單片機(jī)B、驅(qū)動(dòng)電路功能：功能：電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)CCD波形改造直流偏置組成：組成：電壓放大器電流放大器二極管 確定水平移位寄存器時(shí)鐘脈沖1、 2 ：125.6252RfffMHz 光電成像原理13四、信號(hào)采集和處理電路四、信號(hào)采集和處理電路1、輸出信號(hào)特點(diǎn)：、輸出信號(hào)特點(diǎn)：時(shí)間上離散幅度上的包絡(luò)與輸入信號(hào)一致輸出信號(hào)混有噪聲和時(shí)鐘干擾2、抑制噪聲和時(shí)鐘干擾的辦法、抑制噪聲和時(shí)鐘干擾的辦法低通濾波：使用截止頻率為2f的低通濾波器噪聲抵消：消除暗電流噪聲采樣保持：利用信號(hào)與干擾在時(shí)間上的差異，抑制時(shí)鐘干擾相關(guān)雙采樣：利用信號(hào)輸出和復(fù)位脈沖的時(shí)間相關(guān)性，通過兩次采樣相減，抑制時(shí)鐘干擾及噪聲 光電成像原理14五、光學(xué)系統(tǒng)五、光學(xué)系統(tǒng)與成像質(zhì)量有關(guān)的要求：成像清晰、像面照度均勻、MTF高以及畸變小等與CCD成像器件選型有關(guān)的參數(shù)：空間視場、空間分辨率空間視場CCD光敏區(qū)尺寸空間分辨率CCD光敏單元大小光學(xué)系統(tǒng)基本參數(shù)： 焦距f；物距H，放大倍率 視場角2；刈幅寬度L1Hf 瞬時(shí)視場角IFOV；地元分辨率GSD122tan2LHIFOVGSD H 光電成像原理15CCD光敏區(qū)大小W2tanWf2tan2LWfH或CCD光敏單元數(shù)N2NIF