CCD是電荷耦合器件(chargecoupleddevice)的簡(jiǎn)稱(chēng),它能夠將光線(xiàn)變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯稗D移,也可將存儲之電荷取出使電壓發(fā)生變化,具有體積小、重量輕、不受磁場(chǎng)影響、抗震動(dòng)和撞擊等性能。
1、自動(dòng)增益控制
CCD相機通常具有一個(gè)對CCD的信號進(jìn)行放大的視頻放大器,其放大倍數稱(chēng)為增益。若放大器的增益保持不變,則在高亮度環(huán)境下將使視頻信號飽合。利用相機的自動(dòng)增益控制(AGC)電路可以隨著(zhù)環(huán)境內外照度的變化自動(dòng)的調整放大器的增益,從而可以使相機能夠在較大的光照范圍內工作。
2、背光補償
通常,CCD相機的AGC工作點(diǎn)是以通過(guò)對整個(gè)視場(chǎng)的信號的平均值來(lái)確定的。當視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區域和一個(gè)很暗的前景目標時(shí),所確定的AGC工作點(diǎn)并不*適合于前景目標。當啟動(dòng)背景光補償時(shí),CCD相機僅對前景目標所在的子區域求平均來(lái)確定其AGC工作點(diǎn),從而提高了成像質(zhì)量。
3、電子快門(mén)
CCD相機一般都具備電子快門(mén)特性,電子快門(mén)不需任何機械部件。CCD相機采用電子快門(mén)控制CCD的累積時(shí)間。當開(kāi)啟電子快門(mén)時(shí),CCD相機輸出的僅是電子快門(mén)開(kāi)啟時(shí)的光電荷信號,其余光電荷信號則被泄放。目前,CCD相機的短電子快門(mén)時(shí)間一般為1/10000秒;當電子快門(mén)關(guān)閉時(shí),對NTSC制式相機,其CCD累積時(shí)間為1/60秒;對于PAL制式相機,則為1/50秒。
較高的快門(mén)速度對于觀(guān)察運動(dòng)圖像會(huì )產(chǎn)生一個(gè)“停頓動(dòng)作”效應,從而大大地增加了相機的動(dòng)態(tài)分辨率。同時(shí),當電子快門(mén)速度增加時(shí),在CCD積分時(shí)間內,聚焦在CCD上的光通量減少,將會(huì )降低相機的靈敏度。
影像儀的應用
4、校正
在整個(gè)視覺(jué)系統中需要進(jìn)行兩次轉換:CCD傳感器將光圖像轉換為電信號,即所謂光電轉換;電信號經(jīng)傳輸后,在接收端由顯示設備將電信號還原為光圖像,即所謂電光轉換。為了使接收端再現的圖像與輸出端原圖像相一致,必須保證兩次轉換中的綜合特性具有線(xiàn)性特征。
CCD傳感器上的光(L)和從相機出來(lái)的信號電壓(V)之間的關(guān)系為V=Lγ。在一個(gè)標準的TV系統中,相機的γ系數為0.45。對于機器視覺(jué)應用,γ系數應為1.0,從而為光和電壓之間提供了線(xiàn)性關(guān)系。
5、白平衡
白平衡功能僅用于彩色CCD相機,其主要功能是實(shí)現相機圖像對實(shí)際景物的反映。一般分為連續方式和按鈕方式。處于連續方式時(shí),相機的白平衡設置將隨著(zhù)景物色溫的改變而連續地調整,范圍一般為2800~6000K。這種方式適宜于對于景物的色彩溫度在成像期間不斷改變的場(chǎng)合,可使色彩表現更加自然。但對于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí),連續的白平衡功能不能產(chǎn)生的彩色效果。
處于按鈕方式時(shí),可先將相機對準白色目標,然后設置自動(dòng)方式開(kāi)關(guān),并保留在該位置幾秒鐘或至圖像呈現白色為止。在執行白平衡后,重新設置自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)以鎖定白平衡設置,此時(shí)白平衡設置將存儲于相機的存儲器中,其范圍一般為2300~10000K。以按鈕方式設置白平衡為和可*,適用于大部分應用場(chǎng)合。