無(wú)人機(jī)傳感器與檢測(cè)技術(shù)課件：CCD圖像傳感器認(rèn)知

圖像傳感器認(rèn)知

圖3-1南半球上方火星影像

圖3-2北半球上方火星影像項(xiàng)目描述云臺(tái)相機(jī)是航拍無(wú)人機(jī)不可或缺的設(shè)備之一，而圖像傳感器則是云臺(tái)相機(jī)的核心部件。圖像傳感器又稱感光元件，是利用傳感器的光-電轉(zhuǎn)換功能，將其感光面上的光信號(hào)圖像轉(zhuǎn)換成與之成比例的電信號(hào)圖像的一種功能器件。固態(tài)圖像傳感器是由在單晶硅襯底上布設(shè)若干光敏單元和移位寄存器集成制成功能化光電轉(zhuǎn)移器件，光敏單元也稱為像素。一般可分為兩種，一種是CCD，一種是CMOS。無(wú)人機(jī)上搭載的云臺(tái)相機(jī)一般為CMOS圖像傳感器，如DJIInspire2、DJIPhantom4A/4P、XiroXplorer4K上的云臺(tái)相機(jī)都搭載CMOS圖像傳感器。圖像傳感器又稱感光元件光-電轉(zhuǎn)換CCD（Charge-Coupled

Devices，電荷耦合器件）圖像傳感器CMOS（Complementary

Metal

OxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）圖像傳感器本項(xiàng)目擬通過(guò)對(duì)圖像傳感器的特性調(diào)研、圖像傳感器模塊功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)和無(wú)人機(jī)云臺(tái)相機(jī)拍攝操作等工作任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)生規(guī)范操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)圖像傳感器、掌握?qǐng)D像傳感器的基本特性、會(huì)用圖像傳感器模塊拍攝照片，會(huì)用無(wú)人機(jī)拍攝高清視頻。

CCD圖像傳感器認(rèn)知任務(wù)描述

電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，CCD）圖像傳感器是固態(tài)圖像傳感器的一種，是貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年發(fā)明的半導(dǎo)體傳感器。它是在MOS集成電路基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，能進(jìn)行圖像信息光電轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、延時(shí)和按順序傳送，能實(shí)現(xiàn)視覺(jué)功能的擴(kuò)展，能給出直觀真實(shí)、多層次的、內(nèi)容豐富的可視圖像信息。本任務(wù)旨在通過(guò)對(duì)CCD圖像傳感器的工作原理、特性參數(shù)的調(diào)研來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的認(rèn)知。任務(wù)實(shí)施1)列舉生活中使用CCD圖像傳感器的設(shè)備，并說(shuō)明該設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合及主要目的。2)查閱資料，小組總結(jié)匯報(bào)CCD圖像傳感器的工作原理和像素、工作條件等特性參數(shù)。實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，信息儲(chǔ)存、延時(shí)、傳輸、處理等功能。優(yōu)點(diǎn)：低照度效果好、信噪比高、通透感強(qiáng)、色彩還原能力佳等缺點(diǎn)：成本高、功耗大應(yīng)用：在交通、醫(yī)療等高端領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用CCD屬于固態(tài)圖像傳感器的一種。知識(shí)鏈接MOS電容器陣列輸入+輸出二極管CCD芯片光生電荷一、CCD芯片的工作原理二松下DMC-L1圖像傳感器夏普公司的1/2.5英寸700萬(wàn)像素級(jí)CCD圖像傳感器型號(hào)為RJ23U3BA0ETCCD圖像傳感器產(chǎn)品面陣MOS電容器的光電轉(zhuǎn)換濾光片CCD面陣

存儲(chǔ)顯示景物透鏡放大器二、CCD圖像傳感器的結(jié)構(gòu)型式光積蓄式結(jié)構(gòu)分離式結(jié)構(gòu)圖像容易模糊不清對(duì)藍(lán)光的透過(guò)率差光電二極管陣列電注入法圖像清晰不會(huì)燒傷感光面CCD電容器陣列移位寄存器光敏元器件與移位寄存器分離式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移柵光敏單元移位寄存器輸出單讀式雙讀式轉(zhuǎn)移柵移位寄存器1

移位寄存器2輸出光敏單元2048位MOS電容器線陣CCD內(nèi)部框圖線陣CCD圖像傳感器的應(yīng)用掃描儀字符識(shí)別面陣CCD圖像傳感器的應(yīng)用數(shù)碼攝像機(jī)CCD圖像傳感器的特點(diǎn)與用途CCD圖像傳感器輸出信號(hào)特點(diǎn)1）所見(jiàn)即所得2）能輸出景象亮暗點(diǎn)陣分布模擬信號(hào)3）能輸出焦點(diǎn)面景象精確信號(hào)知識(shí)拓展時(shí)間系列信號(hào)模擬信號(hào)焦點(diǎn)面信號(hào)濾光片光導(dǎo)纖維平行光顏色濃淡位置形狀距離透鏡CCD圖像傳感器的輸出特點(diǎn)中介物可測(cè)對(duì)象CCD圖像傳感器的用途2）作為光學(xué)信息處理裝置的輸入環(huán)節(jié)，可用于傳真技術(shù)、光學(xué)文字識(shí)別技術(shù)以及圖像識(shí)別技術(shù)、傳真、攝像等方面。1）組成測(cè)試儀器，可測(cè)量物位、尺寸、工件損傷等。測(cè)量玻璃管的直徑與壁厚字符識(shí)別車牌識(shí)別3）作為自動(dòng)流水線裝置中的