CCD相機的噪聲分析

噪聲是電子圖像系統(tǒng)中不希望產(chǎn)生的信號成分。CCD作為一種圖像傳感器，無論是線陣還是面陣結(jié)構(gòu)，其中混雜有各種噪聲，因此大大影響了CCD在高精度測量領域中的應用。CCD信號的噪聲處理，就是要盡可能消除這些高聲干擾，而又不損失圖像細節(jié)，一邊準確的提取各像元中的信號成分。

CCD噪聲有兩個來源方面，一個是CCD漸漸本身所固有的噪聲，如暗電流噪聲、電荷轉(zhuǎn)移噪聲等等，在一個就是CCD工作中的各種噪聲干擾，如KTC噪聲等。CCD圖像傳感器的輸出信號是空間采樣的離散模擬信號，對CCD信號處理的目的就是在不損失圖像細節(jié)的前提下盡可能消除噪聲和干擾，以提高信噪比，獲取高質(zhì)量的圖像。

在CCD中存在以下幾種主要噪聲：

（1）       光子噪聲：此種噪聲是有光子的性質(zhì)決定的，通常在低照度攝像時會比較嚴重。

（2）       散粒噪聲：散粒噪聲于頻率無關，在所有頻率范圍內(nèi)有均勻的功率分布。在低照度、低反差條件下，當其他噪聲被各種方法抑制后，散粒噪聲將成為CCD的主要噪聲，并決定了器件的極限噪聲水平。美國的QSI相機就能克制這種噪聲。

（3）       轉(zhuǎn)移噪聲：CCD中的點好報的電荷未進行完全轉(zhuǎn)移，一部分電荷殘留在里面，后來成為電荷抱的噪聲干擾。引起轉(zhuǎn)移噪聲的根本原因是轉(zhuǎn)移損失、界面態(tài)俘獲和體態(tài)俘獲。

（4）       暗電流噪聲：暗電流分為擴散暗電流和表面暗電流。擴散暗電流產(chǎn)生于CCD的導電溝道區(qū)域，其擴散長度越短，暗電流越大，表面暗電流是指一個電子能夠在熱激發(fā)下從界面態(tài)越跳到導帶，形成自由電子后又被勢阱當做暗點和收集起來形成了電流。這種電流即使在無光的情況下也存在。

美國QSI相機(Quantum Scientific Imaging）公司生產(chǎn)的科學級、熱電制冷CCD相機廣泛應用于天文學、醫(yī)學和工業(yè)成像等領域。QSI相機有著優(yōu)越的性能，寬動態(tài)范圍、良好的線性度、很低的噪聲和創(chuàng)新的設計。近二十年來公司在顧客的需求下研制了能在極其艱難條件下應用的高質(zhì)量CCD相機。目前QSI相機正在其經(jīng)驗基礎上研發(fā)新一代科學級數(shù)碼相機以滿足市場需求。