影响CCD相机成像系统的光学传递函数模型的建立开题报告

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1、毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一.课题研究背景电荷耦合器件CCD是在MOS集成电路基础上发展起来的。CCD其实就是一个多栅MOS晶体管，即在源极与漏极之间密布着许多栅极、沟道极长的MOS晶体管，这是半导体技术的一次重大突破[1]。CCD器件的迅速发展使CCD相机在问世以来得到了广泛的应用与发展[2],高速、高精度、高灵敏度的CCD相机不断涌现,在军事、民用和空间技术领域中发挥着越来越重要的作用[3-5]。在军事上，CCD相机广泛用于

2、战斗机、舰船、坦克及单兵武器装备的图像探测部件。可见光CCD相机主要为侦察、制导、预警、瞄准等武器系统提供高清晰度、高分辨率的图像，并通过高速实时监控及遥感技术，反馈回精确的战斗信息，从而提高部队战术战略快速反应能力。同时，在非可见光成像领域的应用也越来越广，它将主要应用于夜视实时或近实时战术侦察、机载预警、导弹自动跟踪、高速飞行目标的轨迹测量等方面。在民用上，CCD相机主要用于视频摄录一体化（VTR）、保安监视报警、医疗、工业自动化、科研、新闻联播、多媒体、办公自动化及其他许多领域。CCD相机作为

3、卫星和空间探测器的有效载荷[6,7]，发挥着至关重要的作用。美国的军用侦察卫星的CCD相机的分辨率可达1米之内，战争中发挥着“远视眼”作用；我国资源卫星和气象卫星上的相机传回了很多有用的图像资料，为预测自然天气变化起到关键作用。二．课题的研究目的及意义随着技术的日新月异，生产成本的不断降低，CCD相机越来越大众化，CCD相机成像技术也在不断的改进。CCD相机主要由CCD、驱动电路、信号处理电路、电阻接口电路、光学机械接口等构成。CCD相机的工作流程[8]：光学镜头通过相机的机械光学接口，将目标成像在

4、CCD的光敏面上；在驱动电路所提供的驱动脉冲作用下，CCD完成光电荷的转换、存储、转移和读取过程，从而将二维的光学信号转换为一维的电信号输出；信号处理电路主要接收来自CCD的一维电信号，并进行采样保持、CDS（相关双采样）、AGC、A/D转换等预处理，而后进行视频信号的合成，将CCD输出的电信号转换为所需要的视频格式输出。CCD相机的主要功能控制[9]：1)同步方式的选择：对单台CCD相机而言，主要使得同步方式有：内同步、外同步和电源同步等。具体功能为：内同步是利用相机内置的同步信号发生电路产生的同

5、步信号来完成同步信号控制；外同步是通过外置的同步信号发生器将特定的同步信号送入相机的外同步输入端，以满足对相机的特殊控制需要；电源同步是用相机的AC电源完成垂直同步。2）自动增益控制（AGC）：CCD相机通常具有一个对CCD的信号进行放大的视频放大器，其放大倍数称为增益。若放大器的增益保持不变，则在高度环境下将使视频信号饱和。利用相机的自动增益控制（AGC），电路可以随着环境内外照度的变换自动的调节放大器的增益，从而使相机能够在较大的光照范围内工作。3）背光补偿：通常，CCD相机的AGC工作点是以通

6、过对整个视场的信号的平均值来确定的。当视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗前景目标时，CCD相机仅对前景目标所在的子区域求平均来确定其AGC工作点，从而提高成像质量。4）电子快门：CCD相机一般都具备电子快门特性，电子快门不需要任何机械部件。CCD相机采用电子快门控制CCD的积累时间。当电子快门开启时，CCD相机输出的仅是电子快门开始起的光电荷信号，其余光电荷信号则被泄放。较快的快门速度对于观察运动图像会产生一个“冻结动作”效应，从而大大地增加了相机的动态分辨率。同时，当电子快门速度增加时，在CC

7、D积分时间内，聚焦在CCD的光通量减少，将会降低相机的灵敏度。5）r(伽玛)校正：在整个视觉系统中需要进行两次转换：CCD传感将光图像转换为电信号，即所谓光电转换；电信号经传输后，在接收端由显示设备将电信号还原成光图像，即电光转换。为了使接收端再现的图像与输出端的原图像一致，必须保证两次转换中的综合特性具有线性特性。CCD传感器上的光（L）和从相机输出的信号电压（V）之间的关系为V=Lr，从而光和电压之间提供了线性关系。6）电子曝光：CCD相机中，采用电子曝光以后，可以防止曝光饱和、减小光晕、减小图

8、像模糊和摄取运动目标图像。在运动图像采集中有重要的意义。7）抗光晕：如果光强太大，会使图像出现光晕现象，图像清晰度就明显下降。光晕严重影响了相机的成像质量。常用的抗光晕的方法有：缩短曝光时间，时钟抗晕，溢出沟道，溢出门。采用抗晕措施以后，图像中的光晕现象消失了，图像不受强光影响，能获得清晰图像。在制造商们不断推出不同结构、不同尺寸、性能不断提高的CCD相机的同时，对作为成像器件的CCD的成像特性如何评价，自然成了人们关注的问题。用谐波分析和频率过滤的观点研究光学系统的