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CCD相机降噪技术分析
发布时间:2019-12-19
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       CCD,中文全称电荷耦合元件,是目前机器视觉系统构建过程中最为常用的图像传感器之一。CCD图像传感器作为工业相机的核心器件,在机器视觉系统中担负着图像采集、图像传输的重责,集光电转换、电荷存储、电荷转移、信号读取等各种功能为一体,具有高分辨率、高量子效率、高稳定性、宽光谱响应范围、低功耗等性能优势。然而,CCD传感器在进行信号转换或是传输时不可避免地会产生各种噪声干扰,而这些噪声直接影响着工业相机成像质量,因此,为了能够达到清晰成像的目的,有效降低噪声影响、大幅提高信噪比是如今CCD图像传感器的重要研究课题之一。

       CCD传感器中存在以及产生的噪声主要有以下几种:其一,暗电流噪声。器件内部由于热运动在输出端会形成一定的暗电流,由于其受外界光线的影响不大,因此几乎所有的CCD传感器都会受到这种暗电流噪声的影响,对灵敏度以及动态范围等性能造成了很大的影响;其二,输出噪声。在是通过浮置电容进行信号电荷转换时会产生一定的输出噪声,其总是伴随着信号的输出而产生影响,对图像采集卡的数模转换或是图像处理中心的图像处理精确度有着一定的阻碍;其三,光子噪声。势阱在收集光信号电荷时会产生光子噪声源,由光子的性质来决定,一般情况下,这种噪声在低照度条件下相对较为严重;其四,散粒噪声。单位时间产生的光生电荷数目在平均值上作微小波动,即形成散粒噪声,在低照度、低反差条件下,当其他噪声被各种方法抑制后,散粒噪声将成为主要噪声。

       相关双采样技术是目前最为常用的降噪技术之一,是在CCD的像元输出信号中,分别对复位噪声电平和像元信号电平进行采样,再将两次采样的信号相减作为输出信号,在信号相减的过程中,噪声就得到了消除,有效地抑制各种噪声干扰。
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