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數字攝像頭CCD的一些知識
現在科學級的攝像頭比前幾年更尖端，應用領域也更廣了。在生物科學領域，從顯微鏡、分光光度計到膠文件、化學放光探測系統，都用到了CCD的攝像頭。下面對CCD的一些常見指標進行表述。北京監控安裝。
1、什么是數字攝像頭
所有CCD芯片都屬于模擬的設備。當圖像進入計算機是數字的。如果信號在攝像頭、采集卡兩部分完成數字化的，這個CCD被認為是模擬CCD。數字攝像頭事實上是由內置于攝像頭的數字化設備完成數字化過程，這樣可以減少圖像噪音。與模擬攝像頭相比，數字攝像頭提高了攝像頭的信噪比、增加攝像頭的動態范圍、最大化圖像灰度范圍。科學級的絕大多數的CCD芯片都是由Kodak、Sony、SIT制造。
2、評價CCD的基本指標
像素值、信躁比、冷卻溫度等
a、信噪比SNR真實體現攝像頭的檢測能力。所有的CCD攝像頭的廠家為提高攝像頭的性能，都盡力使信號（可達到滿井電子的數目）最大同時盡可能減少噪音。SNR=滿井電子/噪音電子=動態范圍=最大灰階=2bit數在相同滿井電子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的監測能力，熱或者暗電流對于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超過5-10秒，CCD芯片就會發熱，沒有致冷設備的芯片，“熱”或者白的像素點就會遮蓋圖像，圖像到處可見雪花。-20度的攝像頭可以拍攝高達5分鐘的圖像，-40度的攝像頭拍攝時間可以超過1小時。
CCD結構設計、數字化的方法等都會影響噪音的產生。通過改善結構、優化方法，同樣能減少噪音的產生。
典型的真16bit的攝像頭（能檢測65536級灰度）都有很大的像素點（16-30um）。然而這些攝像頭非常貴，同時圖像數據很大，傳輸速度很慢。在基因組和蛋白組研究中，16bit的攝像頭在捕獲DNA和蛋白圖像上不太實用，一般用于深度太空的專業天文學研究。真實的16bit的CCD,24um＊24um的像素點,1”大小只能有50萬像素點。
B、像素面積這個指標是在芯片的一個重要指標。像素面積越大、對光越靈敏。因為像素點面積有更多電子，能產生更多信號。在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素點越大，像素越少。會影響空間分辨率。大像素點增加靈敏度、小的像素點增加分辨率。
要提高影像質量就必須增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情況下，增加像素就意味著要縮小了像素中的光電二極管。我們知道單位像素的面積越小，其感光性能越低，信噪比越低，動態范圍越窄，因此這種方法不能無限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面積而一味地提高分辨率，只會引起圖像質量的惡化。但如果在增加CCD像素的同時想維持現有的圖像質量，就必須在至少維持單位像素面積不減小的基礎上增大CCD的總面積。而目前更大尺寸CCD加工制造比較困難，成品率也比較低，因此成本也一直降不下來，這一矛盾對于CCD而言是難以克服的
相同數目的像素，排列越密集，像素之間就越容易出現電流干擾，容易出現“噪點”等干擾成像質量的現象出現。所以尺寸越大越好，當然成本也會隨之提高——并且不是成比例提高，而是以幾何級數向上提8bit-CCD可以達到30幀/每秒，基本可以認為是同步的。不論模擬或數字的CCD，超過15幀可以接受。
應用差別有以下幾點:
1.數字CCD 是電子藕荷元件其可以直接和電腦連接,并可以在圖象分析軟件中直接對CCD進行控制拍攝.
2.拍攝動態物體的過程CCD在拍攝時間及拍攝速度方面要優于數碼相機.
3.從操作過程來說使用CCD比使用數碼相機要簡便得多,所以一般只要經費較充足或研究級都是
考慮CCD的. |
