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CCD相機(jī)的選購(gòu)指南
CCD于1969年在貝爾試驗(yàn)室研制成功，其發(fā)展歷程已達(dá)30多年，從初期的10多萬像素發(fā)展至目前主流應(yīng)用的500萬像素，是理想的CCD相機(jī)元件。CCD又可分為...[查看全部]
CCD技術(shù)在影像傳感中的應(yīng)用最為廣泛，已成為現(xiàn)代光電子學(xué)和測(cè)試技術(shù)中最活躍、最富有成果的領(lǐng)域之一。CCD是理想的相機(jī)元件，以其構(gòu)成的CCD相機(jī)具有體積小、重量輕、不受磁場(chǎng)影響、具有抗震動(dòng)和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。
CCD是什么CCD是70年代初發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體光電成像器件。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Boyle和Smith于1970年提出了CCD的概念，隨后建立了以一維勢(shì)阱模型為基礎(chǔ)的非穩(wěn)態(tài)CCD的基本理論。
CCD本身是一種半導(dǎo)體器件構(gòu)思上的創(chuàng)新。因?yàn)镃CD基本參數(shù)是電荷，不是電流或電壓。這就在其間的外電路及信號(hào)處理方面引進(jìn)了令人感興趣的新概念和新技術(shù)。CCD技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新技術(shù)，CCD技術(shù)取得的驚人進(jìn)展足以說明這一點(diǎn)。CCD一經(jīng)出現(xiàn)，人們對(duì)他在攝像、信號(hào)處理和存儲(chǔ)三大領(lǐng)域的應(yīng)用十分重視。特別是在傳感器方面的應(yīng)用取得了令人矚目的發(fā)展，已成為現(xiàn)代光電及現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)中最活躍、最富有成果的新興領(lǐng)域。
CCD圖像傳感器因具有圖像識(shí)別、圖像獲取等功能及其像元尺寸小(低費(fèi)用)、低噪聲、低暗電流、高靈敏度、寬光譜響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，使其迅速并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在軍事應(yīng)用方面，如用于目標(biāo)定位、空間遙感、精確制導(dǎo)、衛(wèi)星偵察、軍事電子對(duì)抗等;在天文物理學(xué)方面，用于對(duì)行星的觀察和對(duì)宇宙射線的探測(cè);在民用方面，如氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星利用CCD來獲取資源、氣象信息，還可以用于工業(yè)檢測(cè)和監(jiān)控、醫(yī)學(xué)診斷，目前幾乎所有的市售視頻攝像機(jī)都是基于CCD的，如CCD相機(jī)等。
而且CCD應(yīng)用技術(shù)已成為集光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)，在現(xiàn)代光子學(xué)，光電檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中，成果累累，方興未艾。
CCD相機(jī)的原理1、用CCD相機(jī)拍攝景物時(shí)，景物反射的光線通過CCD相機(jī)的鏡頭透射到CCD上。
2、當(dāng)CCD曝光后，光電二極管受到光線的激發(fā)釋放出電荷，感光元件的電信號(hào)便由此產(chǎn)
... 查看全文隨著科技的進(jìn)步，CCD相機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的研究也取得了驚人的進(jìn)展，特別是在圖像傳感和非接觸測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展更為迅速。含格狀排列像素的CCD應(yīng)用于工業(yè)相機(jī)、光學(xué)掃瞄儀與攝影機(jī)的感光元件。
CCD相機(jī)的主要特點(diǎn)CCD相機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，從外觀上來看，它的體積小且重量輕;從能耗上來看，它屬于低功耗器件;從性能上來說，它輸出方便，且受外界干擾程度低。
①CCD相機(jī)具有較高的靈敏度。CCD的單元光量子產(chǎn)率很高，當(dāng)光正面照射時(shí)，其產(chǎn)率達(dá)到百分之二十：當(dāng)光背部照射時(shí)，且采用減薄式的CCD，其產(chǎn)率可達(dá)到百分之九十。
②CCD相機(jī)具有高精度的光敏元幾何位置和高空間分辨率。
③CCD相機(jī)具有寬范圍的光譜響應(yīng)。通常情況下，CCD相機(jī)的有效工作波長(zhǎng)范圍在400nm-1100nm之間，800nm約為它的最大響應(yīng)。在紫外線照射區(qū)域內(nèi)，硅片本身也會(huì)吸收，這樣就導(dǎo)致量子效率降低。如果光背部照射且采用減薄式的CCD，100nm為其工作波長(zhǎng)極限值。
④CCD相機(jī)具有寬范圍的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通常情況下，CCD的有效動(dòng)態(tài)響應(yīng)在4-8個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)。
⑤CCD相機(jī)具有抗過敏度曝光性能。CCD不會(huì)因?yàn)楣鈴?qiáng)而致使芯片損壞，它只會(huì)使光敏元飽和。
⑥CCD相機(jī)不但可抗強(qiáng)光，也可以在低光條件下進(jìn)行信號(hào)采集工作，且實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)輸出。
⑦CCD相機(jī)可監(jiān)測(cè)快速移動(dòng)的物體，只需選擇小積分時(shí)間。
⑧由于CCD相機(jī)很易于和其它設(shè)備相聯(lián)接，所以能組成一個(gè)多功能的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。
CCD相機(jī)的好壞主要區(qū)別在于它的性能，表現(xiàn)在噪聲低、靈敏度高、量子效率高、線性度好、動(dòng)態(tài)范圍大、像素響應(yīng)均勻性和空間分辨率高等方面，其中一些特性，比如靈敏度、線性度和動(dòng)態(tài)范圍與相機(jī)掃描速度(即讀出速度)直接相關(guān)的。
CCD相機(jī)的主要參數(shù)1、暗電流
所有的硅器件都會(huì)產(chǎn)生暗電流，其原因在于少數(shù)載流子的激發(fā)產(chǎn)生了許多熱電子，在CCD相機(jī)中熱電子形成
... 查看全文CCD相機(jī)按照其應(yīng)用領(lǐng)域不同，分為工業(yè)相機(jī)以及科學(xué)級(jí)相機(jī)兩大種。目前，CCD相機(jī)主要應(yīng)用與生物科學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)成像、生物成像、熒光纖維成像、高速攝影等領(lǐng)域。
CCD相機(jī)的圖像采集CCD相機(jī)的核心是電荷耦合器件(CCD芯片)，分為線陣CCD和面陣CCD兩種。面陣CCD又分為三種類型，分別為行間轉(zhuǎn)移(IT)型，幀間轉(zhuǎn)移行(FT)和行幀間轉(zhuǎn)移型(FIT)。目前常用的CCD類型為行間轉(zhuǎn)移(IT)型，其圖像采集分為四個(gè)步驟：①信號(hào)產(chǎn)生與積分;②信號(hào)垂直轉(zhuǎn)移;③信號(hào)水平轉(zhuǎn)移;④信號(hào)檢測(cè)與圖像生成。
CCD相機(jī)有兩種圖像采集模式，一種是軟觸發(fā)采集，另一種是外部信號(hào)觸發(fā)采集。軟觸發(fā)模式由控制軟件發(fā)出觸發(fā)指令，然后進(jìn)行圖像采集。外部信號(hào)觸發(fā)采集模式是由外部信號(hào)發(fā)生器向CCD相機(jī)發(fā)送觸發(fā)采集信號(hào)，CCD相機(jī)生成圖像，然后控制軟件從CCD相機(jī)中采集圖像。
通過CCD相機(jī)進(jìn)行單次或連續(xù)圖像采集，要求采集的圖像清晰，連續(xù)采集過程中盡量不丟幀，為后續(xù)的圖像處理提供高質(zhì)量的圖像。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試及實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)影響主要因子有：
1、CCD相機(jī)連接：
CCD相機(jī)連上網(wǎng)絡(luò)并正確配置后，通過生產(chǎn)廠商提供的軟件接口，能夠連接到CCD相機(jī)，同時(shí)也能斷開相機(jī)連接。如果CCD相機(jī)不能正常斷開，則可能影響下一次連接。
2、CCD圖像采集：
圖像采集有兩種模式，一種是軟觸發(fā)圖像采集，另一種是外部信號(hào)觸發(fā)圖像采集。軟觸發(fā)采集用于單個(gè)相機(jī)的單次或者連續(xù)采集。而外部信號(hào)觸發(fā)采集多用于多個(gè)相機(jī)同步采集。
3、芯片損壞：
當(dāng)CCD芯片局部損壞時(shí)，因?yàn)镃CD的串?dāng)_效應(yīng)，采集的圖像中會(huì)出現(xiàn)貫穿整張圖片的白色豎狀帶，極端情況下，采集的整幅圖像全部為白色。
4、圖像清晰度：
CCD相機(jī)拍攝設(shè)固定距離的標(biāo)定物，要求能夠采集到邊緣清晰的圖像，如果圖片不清晰，將會(huì)影響圖像處理的計(jì)算精度，需要通
... 查看全文CCD于1969年在貝爾試驗(yàn)室研制成功，其發(fā)展歷程已達(dá)30多年，從初期的10多萬像素發(fā)展至目前主流應(yīng)用的500萬像素，是理想的CCD相機(jī)元件。CCD又可分為線型與面型兩種，其中線型應(yīng)用于影像掃瞄器及傳真機(jī)上，而面型主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝錄影機(jī)、監(jiān)視攝影機(jī)等多項(xiàng)影像輸入產(chǎn)品上。
CCD相機(jī)的選購(gòu)方法1、合適的分辨率
根據(jù)目標(biāo)的要求精度，反推出CCD相機(jī)的像素精度。相機(jī)單方向分辨率=單方向視野范圍除以理論精度。
例如對(duì)于視野大小為10*10mm的場(chǎng)合，要求精度為0.02mm/pixel，則當(dāng)方向上分辨率=10/0.02=500。然而考慮到CCD相機(jī)邊緣視野的畸變以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，一般不會(huì)只用一個(gè)像素單位對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)量精度值，一般選擇倍數(shù)為4或者更高，這樣CCD相機(jī)單方向分辨率為2000，CCD相機(jī)的分辨率=2000*2000=400萬，所以選用500萬像素的CCD相機(jī)即可滿足。
2、足夠的相機(jī)幀率
當(dāng)被測(cè)物體有運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，要選擇幀數(shù)較高的CCD相機(jī)，一般來說分辨率越高，幀數(shù)越低。
3、合適的鏡頭
選擇支持CCD的鏡頭尺寸要大于等于相機(jī)CCD傳感器芯片的尺寸，另外安裝座是C、CS或F型接口也要匹配，同時(shí)考慮CCD相機(jī)鏡頭的工作距離，是否留有足夠空間等。
CCD相機(jī)常見問題1、CCD相機(jī)的工作方式是什么?
被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD相機(jī)根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
2、如何選擇分辨率?
評(píng)估CCD相機(jī)分辨率的指標(biāo)是水平分辨率，其單位為線對(duì)，即成像后可以分辨的黑白線對(duì)的數(shù)目。常用的黑白CCD相機(jī)的分辨率一般為380-600，彩色為380-480，其數(shù)值越大成像越清晰。一般
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