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CCD摄像机中使用光学低通滤波器的作用以工作原理与注意事项等说明
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本文简要叙述了在CCD摄像机中使用的光学低通滤波器的作用、工作原理及其应注意的问题。最后指出，还须加装红外截止滤光片，可以进一步提高图象质量。
一、为何需用光学低通滤波器
由于CCD或CMOS固体图象传感器是一种离散像素的光电成象器件，根据奈奎斯特定理，一个图象传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半，这个频率就称为奈奎斯特极限频率。在用CCD摄像机获取目标图象信息时，当抽样图象超过系统的奈奎斯特极限频率时，在图象传感器上，高频成分将被反射到基本频带中，造成所谓纹波效应或莫尔效应，使图象产生周期频谱交迭混淆或称为拍频现象。假设CCD的抽样频率为15MHZ，在图象信号为10MHZ时，混叠频率分量为15MHZ-10MHZ=5MHZ，在图象信号为9MHZ处，混叠频率分量为15MHZ-9MHZ=6MHZ，这两项混叠频率分量经电路低通滤波后都是无法滤掉的，并与有用图像信号一样被输出，如在所观测的波形中在9MHZ和10MHZ频带处叠加的5MHZ和6MHZ信号成分。在7MHZ信号上有明显的低频差拍存在，差拍频率约1MHZ。这些混叠的信号将影响图象清晰度，甚至出现彩色条纹干扰。
由于CCD离散像素受到采样频率的限制以及由于芯片总的感光面积较小而受到二维孔径光阑的影响，所以又产生了一些新的频谱问题，直接影响CCD摄像机的成像清晰度和分辨能力。CCD图像传感器在垂直和水平方向传输光学信息都是离散的取样方式，这是因为它的光敏单元在水平方向也是离散的。根据取样定理可知，取样后的信号频谱分布和幅度变化为：
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