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CCD产生噪声的原因及降噪方法

    CCD是常见的数码成像设备,原理是通过感光电流的产生、放大和AD转换而采集信号。这个过程不可避免的还要使用模拟放大电路来完成,众所周知,模拟电路会因为热噪声、电感应、器件性能等因素引起噪声电流,在亮度较高的情况下,相比正常感光电流幅度比例很小,而且曝光时间很短,所以几乎表现不出来,但对于弱光条件下长时间曝光就不可忽视,表现十分明显。
    就目前来看,CCD噪声无法避免,也无法绝对消除,影响CCD噪声因素主要为以下几点:
    1)器件性能:不同级别的同型号器件指标差别较大,一般分民用级、专业级、军用级(含航空航天,卫星等);
    2)不同的方法。有的厂家特别注重减少噪声,电路设计上将动态范围下移,尽量满足暗部的放大,保证暗部有足够的信躁比,但由于整个动态范围的限制,高光部分则容易饱和,造成细节的丢失。有的厂家则注重整体细节,特别是光照充分时的表现,暗部动态范围小,信躁比差,噪声容易出现;
    3)使用环境:温度越低指标越好;
    4)屏蔽:影响较小,也比较好做。
    现代科技的发展有了许多降低噪声的方法,我们可以采取以下步骤来达到降低噪声目的:
    1)器件性能和器件设计选择专业权威制造商,这也是专业CCD价格高昂的主要原因;
    2)制冷:制冷对噪声影响比较明显,但只能降到某一程度。CCD经过制冷后,可以大幅提高CCD的灵敏度(感光度/ISO)和降噪的能力。其改造过程也不复杂,主要是防止结露,采用的方法可以将CCD和制冷片一起用玻璃罩密封,在给CCD降温的同时给玻璃罩加热,虽然损耗电力,但可有效避免结露。
    3)屏蔽:对工作环境进行平屏蔽,减少外界信号干扰,这个相对来说比较容易。

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