CCD区域倍频读出及其对成像的影响

在某空间项目中,需要使用一款指定的CCD传感器研制一套用于空间成像的CCD摄像机系统,并且要求图像的帧频高于CCD传感器的标准帧频。简单的超频读出CCD会使摄像机的信噪比下降。文中首先分析了CCD摄像机在空间条件下影响成像信噪比的多种原因,发现读出噪声对输出图像的信噪比影响是最大的。使用区域倍频读出方法来提高CCD摄像机的输出帧频,即在图像的水平和垂直方向都使用4倍的时钟读出部分像元。最后把区域倍频读出CCD的图像信号和整体超频读出CCD的图像信号进行了信噪比对比检测,测试结果表明区域倍频读出的CCD图像质量较好。     

基于任意场景的CCD相机电子学增益测试方法研究

在分析CCD相机噪声特性的基础上,设计了一种用于CCD相机电子学增益测试的新方法。该方法采用任意场景作为测试背景,通过改进算法推导了图像信号SDN和图像噪声σDN之间的线性关系,从而解算出相机的电子学增益。与传统方法采用积分球或EMVA1288标准要求的均匀光源相比,该方法具有操作简便、经济性高的特点。与原有算法进行对比实验,结果表明,该方法能够较精确地对CCD相机电子学增益进行测试,测试重复性高,且有效可靠。     

海洋成像光谱仪信噪比研究

为实现海洋遥感卫星高光谱分辨率及弱目标的探测需求,需要在窄谱段内、低照度下实现高信噪比.通过对成像光谱仪信噪比的推导,建立了成像光谱仪信噪比的评估模型.利用成像光谱仪的光学透过率、光栅的衍射效率、CCD器件的量子效率、CCD暗电流、读出噪声,以及视频噪声等,对海洋水色谱段、中心波长处、典型辐亮度下、5 nm光谱带宽内的系统信噪比进行仿真分析.最后,对系统信噪比进行了测试.测试结果表明:仿真分析正确,此成像光谱仪信噪比可达到60 dB.     

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。     

可见光CCD摄像机高灵敏度设计

由于CCD摄像机具有灵敏度高、体积小等特点,其应用领域日益广泛.介绍了一种可见光CCD摄像机的设计,就如何保证高灵敏度和降低噪声进行了探讨.     

电子倍增CCD噪声来源和信噪比分析

作为一种高灵敏度的图像传感器,电子倍增CCD(EMCCD)在微光成像领域应用前景非常广泛.详细分析了其噪声来源,重点讨论EMCCD相比普通科学级CCD特有的乱真电荷和噪声因子,计算信噪比.在噪声来源和信噪比分析过程中提出驱动波形优化设计方法,为成像系统电子学部分设计提供理论参考.     

一种低信噪比语音的增强算法

为改善低信噪比环境下语音的质量,论文提出了一种新的语音增强算法。算法首先根据噪声频谱的高斯统计模型得到用先验信噪比形式表示的噪声频谱估计值,然后利用帧内、帧间平滑算法估计每一个频点的先验信噪比,从而能够更好地跟踪先验信噪比的变化。算法接着引入一种简便的估计语音在每一个频点出现概率的方法,得出一种新的语音增强算法。客观测试和非正式听音测试表明:该算法在几乎不损伤语音清晰度的前提下,能够更好地抑制低信噪比语音增强所产生的音乐噪声,同时使语音信噪比得到了明显提高。     

一种CCD相机的视频处理电路设计与噪声分析

为使CCD相机系统能够捕获到高信噪比的图像,介绍了一种视频处理器TDA9965的应用电路设计,简述了其内部组成框图及工作原理。利用某型号TDI CCD作为系统传感器,成功实现了对CCD输出模拟视频信号的量化处理,能够使相机系统完成实时采集图像等任务。同时分析了视频处理器电路设计对相机系统图像信噪比的影响,以电源噪声为干扰源,具体计算了在电路设计不合理和改进设计后两种情况下,CCD相机图像信噪比的变化,并通过试验测试验证,合理的电路设计可以使图像的信噪比提高20 dB以上,从而说明了视频处理电路合理设计的重要性,为高速高信噪比CCD相机的研制提供了技术基础。     

天文CCD相机的噪声分析与信噪比模型的研究

全面分析了天文CCD相机系统中的几类主要噪声:光子噪声、读出噪声和暗电流噪声等,提出了在低照度条件下的信噪比(SNR)模型,并进一步提出了在不同曝光时间长度下CCD的信噪比简化模型.根据不同的简化模型,可以将曝光时间分为两个不同的噪声主导区域:光子噪声主导区域和读出噪声主导区域.为了更加有效地提高信噪比和检测CCD图像中的目标,可以采用像素合并技术.实验结果表明,所提出的信噪比模型及其简化模型是有效的.因此,在不同的应用条件下,可采取不同的曝光策略来获取图像数据,从而更加有效地检测图像中的目标.     

微光图像信噪比自动测试与分析系统

视频信噪比（ＳＮＲ）是微光摄像机的一项重要的综合性指标，在评价和设计新型微光摄像机方面起着举足轻重的作用。利用数字存储示波器与微机联合测试视频ＳＮＲ是我室的一项创新。本文详细介绍我室研制的微光摄像机信号噪声特性测试与分析系统。     

TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中,为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够高、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。首先,增加TDI CCD视频信号的增益可调范围和视频AD的量化位数,尽可能高地提取出TDI CCD的噪声;其次,改变TDI CCD接收的辐照度,制定TDI CCD各项视频响应性能的检测方法;最后,提出TDI CCD各项视频响应的准确计算方法,确定测量不确定度。实验结果表明:和以前测量方法相比,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度减小了10倍,其他视频响应性能的不确定度也减小了5倍多,因此,现有测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。     

Research on high-speed TDICCD remote sensing camera video signal processing

Video signal processing needs high signal-to-noise ratio (SNR) in high-speed time delay and integration charge coupled devices (TDICCD). To solve this problem, this article first analyzes the characteristics of the output video signal of a new type of high-speed TDICCD and its operation principle. Then it studies the correlation double sample (CDS) method of reducing noise. Following that a synthesized processing method is proposed, including correlation double sample, programmable gain control, line calibration and digital offset control, etc. Among the methods, XRD98L59 is a video signal processor for the charge coupled device (CCD). Application of this processor to one kind of high-speed TDICCD with eight output ports achieves perfect video images. The experiment result indicates that the SNR of the images reaches about 50 riB. The video signal processing for high-speed multi-channel TDICCD is implemented, which meets the required project index.     

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。     

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。     

阈值法对激光远场焦斑质量测量和计算的影响

建立了非稳腔激光束通过大气湍流随机相屏传输至远场焦平面上的光斑强度分布模型,并考虑CCD像素单元对激光能量的离散化积分采样及探测噪声的影响,以峰值斯特雷尔比Rs、环围能量斯特雷尔比Ree和光束质量因子β作为评价远场光斑质量的指标,利用蒙特卡罗法研究了在不同信噪比(SNR)和光斑分布形态情况下,采取四种不同阈值去噪方法对远场光斑质量评价参数计算精度的影响。结果表明,足够的测量信噪比是保证光束质量测量精度的前提,在测量信噪比和光斑分布形态给定的情况下,采取阈值为CCD背景噪声均值,同时保留随机噪声起伏的去噪方法是较为合理的选择。     

基于CCD激光衍射暗纹间距的精确测量算法研究

激光衍射测量技术对于测量微小尺寸的工件有很大优势,但是由于较高级次暗纹的光强较微弱,被中央明条纹光强所掩盖,以及散斑和CCD热噪声的影响,暗条纹中心距很难精确测量.将CCD视频信号先进行自适应滤波,消除噪声影响,再利用差分法和取平均值的方法找到暗点的粗略位置,进而用最小二乘法进行局部拟合,确定精确暗点位置.实验表明用改进方法处理暗条纹精度较高.     

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。     

一种提高光谱仪中线阵CCD信噪比的方法

分析了CCD延长积分时间后各像元光生电荷的变化及其相互之间的影响。在此基础上,结合CCD输出信号的信噪比随积分时间延长而提高的原理,提出了根据CCD各像元接收到的光照度不同而采用不同积分时间的方法,即分段积分法。该方法的显著特点是,可以允许CCD中部分像元达到饱和。实验测量的结果表明,该方法可以有效抑制随机噪声,提高信噪比,并且有利于扩大CCD的光谱测量范围.     

视频累积提高激光探测信噪比的方法研究

为了研究多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的途径的有效性,以噪声的统计特性为基础,理论分析了多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的基本原理,并通过数值仿真和实验验证了视频累积提高激光探测信噪比的可行性。结果表明,当脉冲累积数N较小时,通过多脉冲视频累积可以提高激光回波探测的信噪比N1/2倍,与视频累积结论一致;但当N大于一定值之后,由于系统带宽、A/D转换精度和采样率等因素的影响,使信噪比随累积脉冲数的变化明显偏离了N1/2指数规律。该研究为进一步通过多脉冲视频积累探测改善激光回波探测的信噪比,实现强噪声背景下的弱信号检测提供了理论和实验基础,对提高半导体激光测距系统的探测能力有着直接的指导意义。