基于CCD图像采集系统毕业论文.doc

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毕业设计（论文）

基于CCD图像采集系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：
指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
绪论
课题景背
近年来，随着工业的发展和安全意识的增强，对生产监测和控制的要求不断提高，在设备检测、安全监控、自动测量等工业测控领域，都需要有性能好、成本低、工作稳定、应用灵活方便的图像采集和处理系统。而CCD图像传感器正是目前常用的图像传感器之一。
CCD是ChargeCoupledDevice的缩写,是一种光电转换式图像传感器。它利用光电转换原理把图像信息直接转换成电信号，这样便实现了非电量的电测量。同时它还具有体积小、重量轻、噪声低、自扫描、工作速度快、测量精度高、寿命长等诸多优点，因此受到人们的高度重视，在精密测量、非接触无损检测、文件扫描与航空遥感等领域中，发挥着重要的作用。
20世纪70年代美国贝尔实验室的W.S.Boyle，G.E.Smith发现了电荷通过半导体势阱发生转移的现象，提出了电荷藕合这一新概念和一维CCD器件模型，同时预言了CCD器件在信号处理、信号储存及图像传感中的应用前景。近年来随着半导体材料与技术的发展，尤其是集成电路技术的不断进步，CCD图像传感器得到很大发展，性能迅速提高。同时CCD图像传感器的家族也在不断壮大。在原有的可见光CCD、红外CCD、微光CCD、紫外CCD和X射线CCD等各种CCD图像传感器的基础之上，90年代以来又出现了几种新的CCD图像传感器，例如：超级空穴堆积CCD、超高感度空穴堆积CCD、超级CCD和四色超级空穴堆积CCD。世界上CCD图像传感器主要由索尼、富士、夏普、柯达、松下和菲利浦六家公司所生产。国内CCD图像传感器的研制不够迅速，尚未形成大规模的生产能力，与国际先进水平还存在较大的差距[1]。
国内外文献综述
四十年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。随着CCD技术和理论的不断发展，CCD技术应用的广度与深度必将越来越大。CCD是使用一种高感光度的半导体材料集成，它能够根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，这种数字信号经过压缩和程序排列后，可由闪速存储器或硬盘卡保存即收光信号转换成计算机能识别的电子图像信号，可对被侧物体进行准确的测量、分析。
含格状排列像素的CCD应用于数码相机、光学扫瞄仪与摄影机的感光元件。其光效率可达70%(能捕捉到70%的入射光)，优于传统菲林（底片）的2%，因此CCD迅速获得天文学家的大量采用。
传真机所用的线性CCD影像经透镜成像于电容阵列表面后，依其亮度的强弱在每个电容单位上形成强弱不等的电荷。传真机或扫瞄仪用的线性CCD每次捕捉一细长条的光影，而数码相机或摄影机所用的平面式CCD则一次捕捉一整张影像，或从中撷取一块方形的区域。一旦完成曝光的动作，控制电路会使电容单元上的电荷传到相邻的下一个单元，到达边缘最后一个单元时，电荷讯号传入放大器，转变成电位。如此周著复始，直到整个影像都转成电位，取样并数位化之后存入内存。储存的影像可以传送到打印机、储存设备或显示器。
在数码相机领域，CCD的应用更是异彩纷呈。一般的彩色数码相机是将拜尔滤镜(Bayerfilter）加装在CCD上。每四个像素形成一个单元，一个负责过滤红色、一个过滤蓝色，两个过滤绿色(因为人眼对绿色比较敏感)。结果每个像素都接收到感光讯号，但色彩分辨率不如感光分辨率。
用三片CCD和分光棱镜组成的3CCD系统能将颜色分得更好，分光棱镜能把入射光分析成红、蓝、绿三种色光，由三片CCD各自负责其中一种色光的呈像。所有的专业级数位摄影机，和一部份的半专业级数位摄影机采用3CCD技术。目前，超高分辨率的CCD芯片仍相当昂贵，配备3CCD的高解析静态照相机，其价位往往超出许多专业摄摄影者的预算。因此有些