数字CCD相机光电特性研究

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1、分类号密级UDC编号8015107S020中国科学院研究生院硕士学位论文数字CCD相机光电特性研究韩采芹指导教师沈忙作研究员中国科学院光电技术研究所申请学位级别硕士学科专业名称光学工程论文提交日期2007.05论文答辩H期培养单位学位授予单位答辩委员会主席摘要在高精度测量系统中，CCD的响应不均匀和非线性会给测量结果带来较大的误差。本文从理论上分析了造成CCD响应不均匀性和非线性产生的原因，建立了准确测量CCD相机光电特性的实验方法和测试系统，在不同光照度条件下对CCD相机的响应不均匀性和响应非线性进行测量与分析，得到它们随光照度变化的规律。CCD具有量子效率高、几何失真小、噪声低

2、及实吋采集和处理能力。所以,用CCD记录图像使天文观察效率显著提高，天文数据质量大为改善。但是在用CCD相机进行星体探测时，多数情况下星体的背景具有一定的噪声，这个噪声会对探测结果产生影响。为了了解背景对探测结果的影响，本文通过分析噪声来源，建立CCD相机三维噪声模型，在不同光照度条件下对CCD相机的时间噪声等效曝光量和空间噪声等效曝光量进行测量与分析，得到CCD输岀图像质量起主要影响的噪声以及时间噪声等效曝光量和空间噪声等效曝光量随光照度变化的规律。帧转移型面阵CCD相机因其诸多优点而得到了广泛的使用，但它存在图像拖影问题。本文分析了帧转移模式CCD相机图像拖影形成的原因，并提出

3、了消除图像拖影的算法。介绍了用该算法消除图像拖影的实例，验证了方法的有效性,以及分析了拖影对噪声和输岀响应的影响。关键字：CCD相机；CCD响应;时间噪声;空间噪声；CCD图像拖影本论文做作签名:ThephotoelectriccharacteristicresearchofdigitalCCDcameraABSTRACTHANCai-qin(Opticalengineering)DirectedbySHENMang-zuoInhighprecisionmeasurementsystem,considerableerrorsgenerallyoccurduetothenon-uni

4、formityandnon-linearityofCCD'sresponse.Inthispaper,weanalyzetheoreticallythecausesofsuchkindofnon-uniformityandnon-linearity.ExperimentalmethodandthecorrespondingtestingsystemareperformedfortheprecisemeasurementofCCDcamera^photoelectroniccharacteristic.Featuresofthenon-uniformityandnon-lineari

5、tyofCCD'sresponsewithvariantintensityofilluminationareobtained.CCD'shighquantumefficiency,smallgeometricdistortion,lownoiseandthecapacityofrealtimecollectionandprocessingenableitsextensiveapplicationsinimagerecordinginastronomicobservationtodramaticallyimprovequalitiesofastronomicdata.Butsomeb

6、ackgroundnoisealwaysmakestroubleinasterdetectionwithCCDcamera,whichaffectsthedetectionresults.Inordertosolvethiskindofnoiseproblem,thenoisesourcesareanalyzedanda3Dnoisemodelissetuptodetectthetimenoiseequivalentexposureandspatialnoiseequivalentexposureunderdifferentintensityofillumination.There

7、spondcharacteristicofthetimenoiseequivalentexposureandspatialnoiseequivalentexposuretoilluminationintensityarefoundandthepossibledominantnoisesourceisdetermined.CCDcamerawithframetransferstructureisextensivelyusedforitsadvancedperforman