高速高清CCD自适应相关双采样技术

相关双采样技术被广泛地应用于CCD 视频采集,能够有效地消除复位噪声,白噪声等CCD输出噪声。但是当CCD 工作在高帧频状态下,需要高速的输出数据,由于像素时钟较快会出现采样位置不稳的情况。文中采用自适应相关双采样技术,可以自适应地调整采样脉冲的相位,使相关双采样的两个采样脉位于合理的采样位置,能够正确地采集像素信息。采用自适应调整CCD 相关双采样位置的技术,能使高清高速CCD 在像素频率很高的情况下,也能稳定地工作,输出高质量的图像。     

大幅度CCD输出信号降噪的相关双取样电路

电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通过在同一个运算放大器上实现噪声保持及信号采样的形式,消除了不同通道增益差异对信号的影响,获得了较高线性度的信号处理效果;同时结合CCD驱动器的设计,获取相关双取样技术所需的采样及保持脉冲信号,增强了采样与CCD输出信号间的关联程度,从而进一步提高了相关双取样技术消除CCD噪声的效果。采用这种信号处理电路后,将原来噪声处理的水平从约22 mV提高到了约1 mV,并且在一种精密的位移测量系统中得到应用,最后就具体电路设计的难点及注意事项进行了阐述。     

CCD噪声建模与仿真分析

为了提高在弱光照下电荷藕合器件图像传感器CCD（charge coupled device）工作性能,分析了传统相关双采样（correlated double sampling）技术的不足,介绍了在数字域对CCD读出噪声抑制的方法.首先,分析了CCD的各种噪声源,然后在MATLAB中建立CCD噪声的产生与分析平台.由此平台的分析结果可以看出,在弱光照、低频输出速率情况下,能为实际数字滤波电路设计出合适的数字滤波器.因此,在数字域处理CCD噪声,不仅没有引入其他电路噪声,而且比传统方法能更好地抑制复位噪声.     

CCD噪声分析及处理技术

为了提高CCD的工作性能,根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对输出噪声,给出了双相关采样法、双斜积分法、钳住采样法三种相关双采样电路处理方式,使器件的信噪比得以提高。     

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。     

噪声特性对多次采样累加平均技术的影响

在加性白噪声干扰下,对长驻留时间成像光谱仪运用多.次采样累加平均技术可以使信噪比随采样累加平均次数的平方根增长.实际系统中的噪声可能包含有色噪声成分,使得多次采样累加平均技术存在一定的应用限制.通过对数字累加平均处理后信噪比的变化进行理论推导与分析,得出了噪声的自相关特性对信噪比的影响.根据对暗信号和积分球面源信号分别进行2至300次累加平均并计算信嗓比,证明CCD成像光谱仪系统及愉入信号中存在有色噪声.当有色噪声相关性小时,家加次数低于50仍能得到理想白噪声时的效果.     

一类数字信号N级采样滤波整形电路研究

提出一类数字信号N级采样滤波整形电路,该电路包括N级信号采样电路、采样信号状态比较电路、输出判决电路三部分。该电路在信号采样输出时,通过信号前后间的关系来判断信号的输出结果,避免了毛刺噪声被当作有用信号输出。该方案对信号传输过程中的毛刺噪声,特别是抖动频繁的毛刺噪声具有较好的滤波效果,可广泛应用于数字电路系统、PLD等系统设计中。     

CCD图像传感器件的输出噪声及其处理电路研究

本文首先分析了CCD图像传感器件视频信号的读出过程和复位噪声的产生机理,在此基础上,对相关双取样(CDS)技术的基本原理及其对CCD输出噪声的滤除作用进行讨论,最后给出了两例可实际应用的CDS电路,说明其工作原理,并利用EDA软件protel99 se进行了仿真测试研究.     

基于CPLD的面阵CCD驱动

为实现对面阵CCD的驱动,采集实时图像,设计了电源驱动和数据转换系统。系统采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）对一款薄型背照式面阵CCD进行驱动。使用Verilog硬件描述语言（HDL）编写CPLD控制模块,控制CCD的信号采集、信号转移和信号传输。根据CCD的数据手册,设计CCD所需的电源,以便对其进行驱动。利用A/D芯片中的相关双采样（CDS）特点,对输出的视频信号进行处理,过滤视频信号中的复位噪声和1/f等低频噪声,提高系统的信噪比。该系统采用CPLD作为核心控制器件,充分利用了CPLD高速并行且"可编程"的特点,和CCD对环境变化的高度敏感,使得信号采集和传输的速率均较快,且输出视频信号稳定。     

基于单像元多点采样的CCD信号采集电路

为抑制电荷耦合器件(CCD)读出信号噪声并确保信号完整性,提高微弱拉曼光谱信号的信噪比和光谱准确性,采用了一种单像元多点采样的CCD信号采集新方法。分析了背照式CCD面阵传感器在线性合并(line bining)操作下的时序特点,设计了完整帧信号捕捉算法和单像元多点采样的信号采集电路,完成了采集电路的控制逻辑设计。测试实验结果表明,采用该采集方法设置任意的积分时间,均可捕捉到一帧完整的光谱信号;与常规相关双采样方法相比,其信号均方差可降低51%~63%,极大地抑制了CCD探测器噪声。应用该电路成功采集了人体血液的拉曼光谱信号。     

CCD成像传感器的降噪技术

系统地介绍了CCD成像传感器降噪技术的研究进展.重点介绍和分析了CCD复位噪声降噪技术和非均匀性校正技术的研究进展.特别介绍了用于克服CCD复位噪声的数字域加权双斜积分技术、基于场景的非均匀性校正技术以及多CCD成像系统的非均匀性校正技术.最后展望并讨论了CCD成像传感器降噪技术的发展趋势.     

Application of Correlated Double Sampling in Space TDICCD Camera

As a sampling technique for CCD output video signal, the correlated double sampling (CDS) technique is described as well as the filtering effects of the CDS technique on the output noise of CCD including the reset noise of CCD, the white noise of output amplifier and 1/f noise. From real application of CDS device TH7982A, it is concluded that the output signal-to-noise ratio of 50 dB for CCD signal can be obtained.     

相关双取样电路的研究和进展

相关双取样是有效地消除复位噪声和抑制其它低频噪声的先进技术。本文认真分析了这一原理,介绍了作者设计的三种类型电路。     

多通道TDICCD卫星遥感相机图像噪声分析与处理

为了解决多路时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)拼接遥感相机成像的噪声问题,提高载荷焦面电箱的成像信噪比和成像质量,通过分析噪声现象,发现多路TDICCD成像噪声的主要原因有两个:一是多通道TDICCD未能实现同时刻开启成像,使得成像电路电源出现高频纹波噪声且多通道噪声相混叠,这样对各通道CCD模拟信号造成干扰;二是电路中的DC-DC电源开关噪声扰动影响了CCD有效视频信号的采集。从工程研制实际出发,采取CCD通道之间共用统一的系统时钟,相同系统复位等措施对多TDICCD成像电路系统进行改进,抑制通道间成像串扰的发生,通过对主要干扰源DC-DC电源进行滤波处理与TDICCD端多点接地等方式,抑制电源噪声对TDICCD成像的干扰。对改进后的多通道TDICCD成像电路系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像噪声,相机信噪比提高了2 dB,且外场成像质量高,可满足实际工程的需求。