数码相机CCD噪点的检测

    1引言

    数码影像技术发展到今天已走过了近四十年的历程。1964年，美国航空航天局(NASA)为了接收Ranger-7和Marner Mars-4两个无人太空探测计划中从火星发回的影像，设计了一种视频转换器，可以把模拟信号转换为影像数据，从而拉开了数码影像技术发展的序幕。经过几十年的发展，今天的数码影像技术产品已经深入到从日常生活到专业应用的各个方面。

    数码相机不使用传统的感光胶片，光线通过镜头后在影像传感器上聚焦，并且被转变为电信号，再通过模数转换器(Analog -to -DigitalConverter)将模拟电信号转换为数字电信号，经图像处理器压缩处理后保存到存储器中。其成像质量取决于镜头的质量以及成像的影像传感器的性能。目前使用较多的影像传感器有CCD和CMOS两类。

    CCD ( Charge  Coupled Device)中文名称为电荷藕合器，是一种特殊的半导体材料，由大量独立的敏元件组成，这些光敏元件通常是按矩阵排列的。光线透过镜头照射到CCD上，并被转换成电荷，每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度。曝光时，CCD将获得的信息传送到模/数转换器(Analog-to-Digital Converter)上，模拟电信号经过A/D转换处理后变成数字信号，数字信号以一定格式压缩后存入缓存内，生成图像，图像数据可以根据不同的需要以数字信号或视频信号的方式输出。CCD的结构相对简单，像素尺寸小，分辨率高，精度和可靠性好，噪声也较低，因而被中高端(高像素)数码相机广泛应用。

      CMOS(Complementary    Metal一Oxide一Semiconductor)是一种互补性金属氧化物半导体器件，光电转换性能与CCD类同。CMOS器件很容易与A/D电路、数字信号处理等电路集成在一起，具有整体成本低、传送速度快、耗电少的优点。但由于CMOS集成度高，电、磁、光的相互干扰明显，容易出现噪和杂点，在解像率和色彩还原方面还有待提高，目前主要应用在低端的数码相机中。

    本文主要讨论使用面阵CCD作为影像传感器的数码相机。

    2影响ccD成像质量的主要因素

    数码相机最核心的器件是ccD，它担负着为数码相机捕捉影像的任务，它的质量水平(像素多少和面积大小)决定了数码相机的成像品质。

    像素是衡量数码相机的一个重要指标，其数量的多少是成像质量的决定因素，有效像素数越高，获得的影像清晰度就越高。现有的数码相机按照像素数一般可分为inn万以下、inn万、200万、300万、400万、500万等几个等级。

    但是，仅仅依靠像素数来评价一台数码相机是不全面的，像素数的提高必须以加大CCD面积为前提条件。数字图像的“像素’夕没有物理尺寸，而构成CCD的单个感光单元(即光敏元件)的物理尺寸，对成像的影响是极其重要的。其尺寸越大，对光线就越敏感，产生的信号噪声就越小，对高光和阴影部分的再现更优异，对比度也更高。目前的非专业数码相机中，CCD的主要规格为:1/3.2英寸、1/2.7英寸、1/2英寸、1/1.8英寸、2/3英寸等5种。