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一种校正CCD摄像系统非线性的新方法
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2009-09-12
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在CCD 测量系统中，针对CCD 摄像器件存在的非线性问题提出了一种通过一组圆
孔光阑来得到线性变化的光照度，进而对CCD 摄像系统非线性进行校正的方法。
关键词: CCD 摄像器件圆孔光阑 非线性校正
在数字化检测中，通常会应用到CCD 摄像系统，理想情况下，CCD 摄像系统应该是
线性空间不变系统，入射到CCD 光敏面上的光照度E 应与输出的信号电荷V 成简单的线
性关系，即V = kE 。但实际的CCD摄像系统由于芯片光电转换本身及后续电路的非线性
误差，使得CCD 器件的输出电荷信号和光敏面上的照度并非呈线性关系，这样势必造成
CCD 器件的响应的失真，从而影响到测量系统的测量精度，因此在应用CCD 器件进行测
量之前，首先应对其进行非线性响应的校正。
以往常见的校正方法是：利用光电池的短路光电流与入射光功率的线性关系,利用光电池作为CCD 非线性响应标定的依据,测试并记载被测光照度。该方法利用半反半透镜将一半的光能反射到光电池接收面形成电信号输出,另一半光能透射到CCD 器件的光敏面上使面阵CCD 与光电池接收同样的光照度，从而取得光电池输出电流值与CCD 测得的响应灰度值。将模拟量数字化后输入计算机,绘制CCD 响应灰度值与光电池输出电流值的曲线,该曲线即为CCD 的非线性响应曲线,参考CCD 的理想响应曲线,实现CCD 的非线性标定和补偿。该校正方法受制于光电池的稳定性而且实验装置设计复杂，会导致其测量精度不高。
针对以往校正方法的缺点，本文基于理想状态下 CCD 摄像系统输出的灰度响应值应与入射光通过的光阑孔径大小的平方成线性关系考虑【2】，通过改变圆孔光阑直径来获得线性变化的光照度，从而实际得到对应于不同孔径光阑的CCD 输出响应灰度值，将其绘制成曲线，针对具体CCD 标定曲线的非线性，计算并记录补偿量，完成CCD 摄像系统的非线性校正。
孔光阑来得到线性变化的光照度，进而对CCD 摄像系统非线性进行校正的方法。
关键词: CCD 摄像器件圆孔光阑 非线性校正
在数字化检测中，通常会应用到CCD 摄像系统，理想情况下，CCD 摄像系统应该是
线性空间不变系统，入射到CCD 光敏面上的光照度E 应与输出的信号电荷V 成简单的线
性关系，即V = kE 。但实际的CCD摄像系统由于芯片光电转换本身及后续电路的非线性
误差，使得CCD 器件的输出电荷信号和光敏面上的照度并非呈线性关系，这样势必造成
CCD 器件的响应的失真，从而影响到测量系统的测量精度，因此在应用CCD 器件进行测
量之前，首先应对其进行非线性响应的校正。
以往常见的校正方法是：利用光电池的短路光电流与入射光功率的线性关系,利用光电池作为CCD 非线性响应标定的依据,测试并记载被测光照度。该方法利用半反半透镜将一半的光能反射到光电池接收面形成电信号输出,另一半光能透射到CCD 器件的光敏面上使面阵CCD 与光电池接收同样的光照度，从而取得光电池输出电流值与CCD 测得的响应灰度值。将模拟量数字化后输入计算机,绘制CCD 响应灰度值与光电池输出电流值的曲线,该曲线即为CCD 的非线性响应曲线,参考CCD 的理想响应曲线,实现CCD 的非线性标定和补偿。该校正方法受制于光电池的稳定性而且实验装置设计复杂，会导致其测量精度不高。
针对以往校正方法的缺点，本文基于理想状态下 CCD 摄像系统输出的灰度响应值应与入射光通过的光阑孔径大小的平方成线性关系考虑【2】，通过改变圆孔光阑直径来获得线性变化的光照度，从而实际得到对应于不同孔径光阑的CCD 输出响应灰度值，将其绘制成曲线，针对具体CCD 标定曲线的非线性，计算并记录补偿量，完成CCD 摄像系统的非线性校正。
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