ccd图象传感器的应用

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1、§8—4CCD图象传感器的应用一．CCD的七个应用领域1．小型化黑白、彩色TV摄像机这是面阵CCD应用最广泛的领域。日本松下CDT型超小型CCD彩色摄像机，直径17mm，长48mm，使用超小型镜头，重量54g，深受欢迎。典型TV用IS尺寸：7×9mm2，480×380像元。2．传真通讯系统用1024～2048像元的线阵CCD作传真机，可在不到一秒钟内完成A4开稿件的扫描。3．光学字符识别IS代替人眼，把字符变成电信号，进行数字化，然后用计算机识别。重庆大学1985年的CD-1型OCR机，识别率达99．9﹪。4．广播TV用SS

2、IS(SolidStateImagingSensor固态图象传感器)代替光导摄像管。1986年柯达公司已推出140万素的IS，尺寸7×9mm2，比电视图象信号多4倍以上。5．工业检测与自动控制这是IS应用量很大的一个领域，统称机器视觉应用。①．在钢铁、木材、纺织、粮食、医药、机械等领域作零件尺寸的动态检测，产品质量、包装、形状识别、表面缺陷或粗糙度检测。②．在自动控制方面，主要作计算机获取被控信息的手段。③．还可作机器人视觉传感器。1．可用于各种标本分析（如血细胞分析仪），眼球运动检测，X射线摄像，胃镜、肠镜摄像等。2．天文

3、观测①．天文摄像观测②．从卫星遥感地面如：美国用5个2048位CCD拼接成10240位长取代125mm宽侦察胶卷，作地球卫星传感器。③．航空遥感、卫星侦察如：1985年欧洲空间局首次在SPOT卫星上使用大型线阵CCD扫描，地面分辨率提高到10m。还在军事上应用：微光夜视、导弹制导、目标跟踪、军用图象通信等。二．尺寸测量1．微小尺寸的检测（10～500μm）He-Ne信号读出信号处理时钟发生控制器计数显示器透镜细丝线阵CCDL（一）原理用衍射的方法对细丝、狭缝、微小位移、微小孔等进行测量。原理：当满足远场条件L﹥﹥d2/λ时，

4、根据夫琅和费衍射公式可得到d=Kλ/Sinθ…….(1)式中：d——细丝直径；K——暗纹周期K=±1,2,3…；λ——激光波长；L——被测细丝到IS光敏面的距离；θ0123XkSdLθ——被测细丝到第K级暗纹的连线，与光线主轴的夹角；Xk————第K级暗纹到光轴的距离。当θ很小时（即L足够大时）Sinθ≈tgθ=Xk/L代入（1）式得d===…………..(2)S——暗纹周期，S=XK/K是相等的，则测细丝直径d转化为用CCD测S误差分析：由于激光波长误差很小﹙＜10—5λ＝，可忽略不计，则（或者用随机误差的形式合成）例：He

5、-Ne激光λ＝632.8nm,L=1000mm±0.5mm,d=500μm,则根椐（2）式：S===1.265（mm）当CCD像元选用13±1μm，则ΔS=测量误差===4.2丝越细，测量精度越高（d越小S越大），甚至可达到Δd=10-2μm.S=ns·pVn（二）S的测量方法图象传感器IS输出的视频信号经放大器A放大，再经峰值保持电路PH和采样保持电路S/H处理，变成箱形波，送到A/D转换器进行逐位A/D转换，最后读入计算机内进行数据处理。判断并确定两暗纹之间的像元数ns，则暗纹周期S=ns·p(p为图象传感器的像元中心距

6、)，代入（2）式算得d.VRISAPHS/HA/D计算机译码时序控制驱动激光测微装置电路框图2.小尺寸的检测小尺寸的检测是指待测物体可与光电器件尺寸相比拟的场合。信号处理计数显示控制器Ln·p(一)原理:L==(+1)·np式中:f`__—透镜焦距a——物距b——像距β——放大倍率n——像元数p——像元间距【解释:(成像公式)……(1)……(2)《应光》P36解得:L==(+1)·np】(一)信号处理光电IS中被物体遮住和受到光照部分的光敏单元输出有着显著区别,可以把它们的输出看成“0”、“1”信号。通过对输出为“0”的信号

7、进行计数,即可测出物体的宽度。这就是信号的二值化处理。实际应用时,物像边缘明暗交界处,实际光强是连续变化的,而不是理想的阶跃跳变,要解决这一问题可用两种方法:①比较整形法;或者②微分法。①比较整形法:(即域值法)计数脉冲CCD低通滤波比较器计数显示参考电平+－比较器输出CCD输出滤波输出参考电平tt10n个脉冲在低电平期间对计数脉冲进行计数,从而得np。+UCCD视频信号++UW+_电压比较器U0域值电平二值化信号Ra.固定域值法固定域值法是将CCD输出的视频信号送入电压比较器的同相输入端，比较器的反相输入端加上可调的电平就

8、构成了固定域值二值化电路。当CCD视频信号电压的幅度稍稍大于域值电压（电压比较器的反相输入端电压）时，电压比较器输出为高电平（为数字信号“1”）；当CCD视频信号小于等于域值电压时，电压比较器输出为低电平（为数字信号“0”）。CCD视频信号经电压比较器后输出的是二值化方波信号。调节域值电压