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数字摄像头CCD的一些知识
评论对象： xiaoshang | 2013-1-30 10:32:00
评论言论： 看到一个全商人的微博，挺有意思的，介绍给大家看看：http://gz.zhongsou.net/channel/17101505, <DIV class=quote><B>以下是引用<i>anlai</i>在2003-12-2 9:31:00的发言：</B><br>CCD（电荷耦合器）摄像头基本知识<br>现在科学级的摄像头比前几年更尖端，应用领域也更广了。在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统，都用到了CCD的摄像头。下面对CCD的一些常见指标进行表述。<br>1、什么是数字摄像头<br>所有CCD芯片都属于模拟的设备。当图像进入计算机是数字的。如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCD被认为是模拟CCD。数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程，这样可以减少图像噪音。与模拟摄像头相比，数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。科学级的绝大多数的CCD芯片都是由Kodak、Sony、SIT制造。<br>2、评价CCD的基本指标<br> 像素值、信躁比、冷却温度等<br>a、信噪比SNR真实体现摄像头的检测能力。所有的CCD摄像头的厂家为提高摄像头的性能，都尽力使信号（可达到满井电子的数目）最大同时尽可能减少噪音。<br>SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数<br>在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超过5-10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像，图像到处可见雪花。-20度的摄像头可以拍摄高达5分钟的图像，-40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。<br>CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。<br>典型的真16bit的摄像头（能检测65536级灰度）都有很大的像素点（16-30um）。然而这些摄像头非常贵，同时图像数据很大，传输速度很慢。在基因组和蛋白组研究中，16bit的摄像头在捕获DNA和蛋白图像上不太实用，一般用于深度太空的专业天文学研究。真实的16bit的CCD,24um*24um的像素点,1”大小只能有50万像素点。<br>B、像素面积<br>这个指标是在芯片的一个重要指标。像素面积越大、对光越灵敏。因为像素点面积有更多电子，能产生更多信号。在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素点越大，像素越少。会影响空间分辨率。大像素点增加灵敏度、小的像素点增加分辨率。<br>要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难，成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的<br>相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。所以尺寸越大越好，当然成本也会随之提高——并且不是成比例提高，而是以几何级数向上提<br><br>8bit-CCD可以达到30帧/每秒，基本可以认为是同步的。不论模拟或数字的CCD，超过15帧可以接受。<br><br><br><br>
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评论对象： xiaoshang | 2013-1-30 10:32:00
评论言论： 看到一个全商人的微博，挺有意思的，介绍给大家看看：http://gz.zhongsou.net/channel/17101505, <DIV class=quote><B>以下是引用<i>anlai</i>在2003-12-2 9:31:00的发言：</B><br>CCD（电荷耦合器）摄像头基本知识<br>现在科学级的摄像头比前几年更尖端，应用领域也更广了。在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统，都用到了CCD的摄像头。下面对CCD的一些常见指标进行表述。<br>1、什么是数字摄像头<br>所有CCD芯片都属于模拟的设备。当图像进入计算机是数字的。如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCD被认为是模拟CCD。数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程，这样可以减少图像噪音。与模拟摄像头相比，数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。科学级的绝大多数的CCD芯片都是由Kodak、Sony、SIT制造。<br>2、评价CCD的基本指标<br> 像素值、信躁比、冷却温度等<br>a、信噪比SNR真实体现摄像头的检测能力。所有的CCD摄像头的厂家为提高摄像头的性能，都尽力使信号（可达到满井电子的数目）最大同时尽可能减少噪音。<br>SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数<br>在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超过5-10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像，图像到处可见雪花。-20度的摄像头可以拍摄高达5分钟的图像，-40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。<br>CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。<br>典型的真16bit的摄像头（能检测65536级灰度）都有很大的像素点（16-30um）。然而这些摄像头非常贵，同时图像数据很大，传输速度很慢。在基因组和蛋白组研究中，16bit的摄像头在捕获DNA和蛋白图像上不太实用，一般用于深度太空的专业天文学研究。真实的16bit的CCD,24um*24um的像素点,1”大小只能有50万像素点。<br>B、像素面积<br>这个指标是在芯片的一个重要指标。像素面积越大、对光越灵敏。因为像素点面积有更多电子，能产生更多信号。在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素点越大，像素越少。会影响空间分辨率。大像素点增加灵敏度、小的像素点增加分辨率。<br>要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难，成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的<br>相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。所以尺寸越大越好，当然成本也会随之提高——并且不是成比例提高，而是以几何级数向上提<br><br>8bit-CCD可以达到30帧/每秒，基本可以认为是同步的。不论模拟或数字的CCD，超过15帧可以接受。<br><br><br><br>
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