[发明专利]一种高速线阵CCD信号低噪声放大方法

说明书

技术领域

    本发明涉及光电荷积累的全局像素微弱信号提取技术，尤其涉及一种高速线阵CCD信号低噪声放大方法。

背景技术

电荷耦合器件（CCD） 综合了照相技术和光电子技术的优点， 以MOS电容器为单元，把光信号变为电荷信号， 完成电荷产生、 存储、 传输和检测的过程。与CMOS像传感器相比，CCD像传感器灵敏度高， 动态范围大， 响应呈线性， 更适合用于低照度环境下微弱静止图像的提取。微弱图像提取技术的关键是灰度增强， 一种直接、 有效的低成本图像增强方法是在CCD传感器内直接作用于空间域全局像素的光电荷信号累加积分技术， 它在不降低高速CCD帧频率的情况下延长了光电荷的积累转移时间， 使图像输出信号的幅度提高， 随机噪声得到抑制， 提高了信噪比， 改善了微弱图像的画面质量。。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高速线阵CCD信号低噪声放大方法，是一种方便操作的电荷积累技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高速线阵CCD信号低噪声放大方法，其特征在于，由于场景信息是系统性的，噪声是随机性的，采用横向电荷积累技术在CCD传感器上积累出更多的有效图像电荷， 使在高速状态下系统性的场景信息得到增强， 同时使均值为零的随机白噪声被有效抑制，使信噪比得到提高；具体包括以下步骤：

（1）当CCD传感器的每个像素积累电荷后，并不立即放入存储器中，而是把N个相邻电荷叠加后再输出，并转移到同一个存储器中；

（2）同时，对CCD传感器像素的转移驱动信号、CCD传感器输出驱动信号频率、CCD传感器复位驱动信号频率、CCD传感器钳位驱动信号频率进行如下改变：

  1）维持CCD传感器像素的转移驱动信号不变；

  2）改变CCD传感器输出驱动信号频率为原来的1/N（N为需要放大的倍数）；

  3）改变CCD传感器复位驱动信号频率为原来的1/N（N为需要放大的倍数）；

  4）改变CCD传感器钳位驱动信号频率为原来的1/N（N为需要放大的倍数）；

（3）这样，采用横向积累放大技术在不改变CCD帧频率的情况下，CCD传感器的输出信号放大为原来的N倍。

本发明的优点是：

本发明可以在低噪声的情况下仅仅通过改变驱动信号的时序任意放大CCD的输出信号。

附图说明

图1为普通相机的CCD驱动电路示意图。

图2为CCD信号的横向积累电路示意图。

具体实施方式

如图1，CCD的每个像素积累电荷后，放入存储器，通过φ R信号复位后，再进行重新的电荷积累。

如图2所示为CCD信号的横向积累电路示意图。当CCD的每个像素积累电荷后，并不立即放入存储器中，而是把相邻电荷叠加后在输出，可以看到图2的电荷转移信号φ2s的脉冲宽度是图1的1/2倍，代表着等待2个像素的积累的信号叠加后在转移到同一个存储器中，同理，图2的电荷复位信号φR和钳位信号CLAMP的脉冲频率是图1的1/2倍，代表等待2个像素的积累的信号叠加转移后，再进行的复位，这样的横向积累放大技术在不改变CCD帧频率的情况下，低噪声的CCD的输出信号放大为原来的2倍，当然也可以选择3像素，4像素甚至更多像素的叠加，响应的放大CCD的输出信号为原来的3倍，4倍等。

本发明经过色选机应用的比较，认为利用CCD电荷积累图像增强技术对色选机的色选效果的提升有很大的帮助，从光谱响应范围来说是合理的，从技术原理来说是可行的，它不但能够提高图像的信噪比，而且对微弱信号没有阈值限制要求，因此具有很大优势。