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基于CDS降噪技术的SVS高信噪比工业相机
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时间:2012-12-18 16:43:59

        工业相机作为机器视觉系统中最核心的组件,满足了各种自动化、智能化生产的需求,在工业领域得到了广泛的应用。而在相机中,图像传感器无疑又是在其中起着关键作用的部件,它是信号获取、传输、读取的主要器件,目前市场上常用的图像传感器主要有CCD与CMOS两种,而两者相比之下,由于CCD具有高分辨率、快速响应度等性能优势,因此在应用上更为广泛。CCD在获取、传输信号过程中,难免会产生一些噪声,例如复位噪声、随机噪声、散粒噪声等,其中复位噪声可以说是最为主要的噪声来源。这些噪声的存在,在很大程度上影响着CCD对信号的获取,因此,为了能够获取更高质量的图像信号,就必须要提高图像信号的信噪比,必须对这些噪声进行处理。对CCD的噪声处理方法主要有CDS技术、双斜积分法、开关指数滤波法等几种,德国SVS相机就是采用CDS技术作为其相机主要的降噪技术。

        复位噪声是产生在输出电路复位过程中的热噪声,上面提到的几种降噪方法在对复位噪声的抑制上都能起到一定的作用,它们之间尽管对待噪声影响的侧重点不同,但其本质都是将图像信号经过两次采样或者积分,然后分别将两个信号经差动放大器的两个端口输入,使图像信号在得到放大的同时,其噪声也得以滤除。这其中,由于CDS技术更为简单、更易操作,其采样能够保持电路在最短的时间内达到新的电平,因此成为CCD降噪过程中的一项核心技术,对复位噪声的抑制有着有效的作用。CDS技术又称相关双采样技术,其根据CCD输出信号过程中噪声产生的特点,分别用两个采样保持器对CCD信号进行采样,得到的两个采样信号经差动放大器输出,使任何与采样信号相关的噪声得以滤除。

        CDS技术的工作流程主要是:CCD输出驱动两个采样保持器,在CCD输出的信号周期内,由CCD驱动电路产生的参考脉冲使采样保持器对信号的参考电平进行采样并保持,当电荷注人输出级时,复位噪声就迭加到输出上了。当驱动电路产生的信号脉冲到来时,再用采样保持器对电平进行采样并保持。最终,两个采样保持器的输出经差动放大器就得到了视频信号或数字信号,这一过程就把与参考电平和视频电平都相关的复位噪声滤除了。因此,这种CDS技术不仅能抑制复位噪声所造成的影响,还能有效地对CCD输出放大器产生的噪声起到一定的滤除作用。

        对噪声的抑制是保证成像质量的重要前提之一,如何有效滤除CCD噪声是影响工业相机在工业生产过程中检测、测量精度的一个重要因素。目前,CDS已经成为降噪技术中最受青睐的一种,德国SVS公司有着近30年的行业背景,主要产品为CCD工业相机、采集卡、图像处理软件等。其生产的SVS相机就是采用相关双采样降噪技术,对模拟CCD信号进行处理,再配以数字信号转换技术,从而保证了相机极佳的信噪比。

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