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相机偏置实时修正

为了抑制CCD相机视频处理链路中由于工作温度、器件老化等因素引起偏置变化对图像质量的影响,对整个视频处理电路采取实时偏置修正的方法.首先,为了获取每一帧图像经过链路时偏置的变化,分析并修改了CCD相机驱动电路和图像处理电路等模块的工作时序.然后在图像处理模块中计算每帧图像的像元偏置修正值,并对整幅图像的每个像元进行偏置实时修正.最后输出经过修正的图像.实验结果表明:图像经过实时偏置修正后,每帧图像的偏置值基本都在同一水平.在测试模式下,获得图像偏置的均值都在107 DN左右.在CCD两路输出时,左右两路图像偏置的均值的差值由170.9 DN减小到4.8DN.所以此方法不仅抑制了整个视频处理链路偏置的不稳定性,而且也消除了CCD双路输出时两路数据偏置的不同.

一种新型的大动态范围CCD相机视频信号处理电路

由于目前的CCD尤其科学级CCD的动态范围高达105:1,甚至106:1,此时若要满足ADC的动态范围大于CCD相机的动态范围,则必须选择分辨力为18～20bit的ADC,而航天级或高等级的高分辨力ADC较少且价格昂贵。本文利用CCD相机系统的噪声谱密度跟信号大小有密切关系这一特点,对于强光信号和弱光信号采用不同的信号处理链,从系统通道增益的角度阐述了低分辨力ADC实现高分辨力模数转换的原理及硬件实现方案,最后通过实验室成像测试验证,实验结果表明,用低分辨力A/D转换器采用粗细量化相结合方式实现了高分辨力模数转换,并提高了CCD相机的动态范围。

CCD观测相机视频处理电路的设计

在讨论传统的CCD观测相机视频处理方式的基础上,设计了以高集成度的专用CCD视频信号处理芯片VSP2212为核心的CCD观测相机视频处理电路方案.对所设计的视频处理电路进行了软硬件联调测试,仿真和实验结果表明,该系统集成度高,功耗小,运行稳定,噪声低,使CCD观测相机朝着轻量化、小型化方向发展奠定了良好的基础.