基于多线阵CCDS相机的大幅面扫描仪高精度实时拼接实现新方法

TDI（Time Delayed and Integration）CCD（即时间延迟积分CCD）是近几年发展起来的一种新型光电传感器。

TDI-CCD是基于对同一目标多次曝光，通过延迟积分的方法，大大增加了光能的收集，与一般线阵CCD相比，它具有响应度高、动态范围宽等优点。

在光线较暗的场所也能输出一定信噪比的信号，可大大改善环境条件恶劣引起信噪比太低这一不利因素。

在空间对地面的遥感中，采用TDI-CCD器件作为焦平面探测器可以减小相对孔径，从而可减小探测器重量和体积。

因此TDI-CCD器件一出现，便在工业检测、空间探测、航天遥感、微光夜视探测等领域中得到了广泛的应用。

TDI-CCD的工作原理与普通线阵CCD的工作原理有所不同，它要求行扫速率与目标的运动速率严格同步，否则就不能正确的提取目标的图像信息。

当应用TDI-CCD对运动目标成像时，与其他视频扫描方法相比具有一系列优点，其中包括灵敏度高、动态范围大等。

它允许在限定光强时提高扫描速度，或在常速扫描时减小照明光源的亮度，减小了功耗，降低了成本。

此外还有一个突出的优点就是在推扫方式成像时，可以在很大程度上消除像移。

TDI（time delay integration，时间延时积分）TDI是一种扫描技术，其帧转移器件中的一堆线阵像素与待成像物体的运动对准且与待成像物体的运动同步，随着图像从一行像素移向另一行，积分电荷也随着移动，用这种方式对运动物体进行连续的成像输出，在弱光时提供了比普通线扫面相机更高的分辨率。

应用--弱光高速成像（如荧光成像）--电子制造和检测--半导体检测--大尺寸样品的高速扫描（如平板显示屏）规格型号表：相机型号分辨率扫描速率色彩采集位数相元尺寸数据接口VT-4KC-S1204096 x 128120 KHz黑白8/10/12 bits7.0 x 7.0Camera Link VT-4KC-H1204096 x 128120 KHz黑白8/10/12 bits14.0 x 14.0Camera Link VT-9KC-H808912 x 12880 KHz黑白8/10/12 bits14.0 x 14.0Camera Link VT-9KX-H808912 x 12880 KHz黑白8 bits14.0 x 14.0CoaxPress VT-12KC-S6012480 x 6460 KHz黑白8/10/12 bits 5.0 x 5.0Camera Link VT-12KX-S1******* x 64100 KHz黑白8 bits 5.0 x 5.0CoaxPress VT-12KC-H6012480 x 25660 KHz黑白8/10/12 bits 5.0 x 5.0Camera Link VT-12KX-H10012480 x 256100 KHz黑白8 bits 5.0 x 5.0CoaxPress VT-18KC-H4017824 x 25640 KHz黑白8/10/12 bits 5.0 x 5.0Camera Link VT-18KX-H8017824 x 25680 KHz黑白8 bits 5.0 x 5.0CoaxPress 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

面阵CCD数字航测相机高精度成像技术的研究的开题报告一、选题的背景和意义数字航测相机是一种通过数字化技术获取空中图像的设备。

随着数字化、信息化和网络化的发展，数字航测相机技术已经成为最为先进的测绘工具之一。

其中，面阵CCD数字航测相机具有机械结构简单、成像速度快、精度高等优点，因此被广泛应用于遥感、地球物理、测量等领域。

面阵CCD数字航测相机高精度成像技术的研究，能够有效提高数字航测相机的成像精度，为真实地表信息的提取提供更加准确的数据支持。

此外，面阵CCD数字航测相机高精度成像技术的研究对于数字航测相机行业的发展以及我国数字化制造产业的发展具有重要的推进作用。

二、项目的研究内容和方法（一）研究内容1. 面阵CCD数字相机成像原理的研究与分析；2. 实现面阵CCD数字相机的高精度成像技术，并对其进行理论分析和实验仿真；3. 面阵CCD数字相机成像质量评估方法的研究和建立。

（二）研究方法1. 通过文献调研和实验分析，建立面阵CCD数字相机的成像原理，理论分析面阵CCD数字相机的成像精度；2. 实验室仿真，针对面阵CCD数字相机的实际应用情况，对其进行高精度成像的技术探究，分析实验数据，建立理论模型；3. 建立面阵CCD数字相机成像质量评价指标，分析成像质量因素，优化成像质量。

三、预期成果及应用价值预期成果1.完整面阵CCD数字相机成像原理及成像质量评估模型，模型可作为该类数字相机进一步研究的基础；2.针对面阵CCD数字相机进行高精度成像探究，完成高精度成像算法模型，并与市面上的低精度模型进行比较和验证，增强该类数字相机的成像精度；3.完成实验室仿真与实验数据分析，邮件验证高精度成像技术的可行性和可靠性。

应用价值1.为数字航测相机行业的发展带来了新的技术成果，尤其对于面阵CCD数字相机应用领域的提升有重要意义；2.进一步强化我国数字化制造的技术基础，为制造业结构调整和高质量发展提供技术支撑；3.提高真实地表信息获取的准确度，为实现精准测绘、资源环境监测、城市规划、公共安全等领域的应用提供支持。

ＣＣＤ非接触几何最测量系统的设计与实现
２测量系统的总体结构和工作原理
２．１ＣＣＤ器件的工作原理及特点
ＣＣＤ是一种电荷耦合摄像器件，它的突出特点是以电荷作为信号载体，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号载体。

ＣＣＤ的基本功能是电荷的存储和电荷的转移・因此，ＣＣＤ工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。

在使用ＣＣＤ进行设计之前，先对其基本工作原理作一个简单介绍【８加】。

２．１．１ＣＯＤ的组成
ＣＣＤ的典型结构以及各部分的命名如图２．１所示。

图２．１ＣＯ）的典型结构
Ｆｉｇ．２．１ＴｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＣＤ
ＣＣＤ的典型结构由三部分组成：
（１）主体部分即信号电荷转移部分，实际上是一串紧密排布的ＭＯＳ电容器，它的作用是存储信号电荷，并且使这些电荷在时钟的作用下有规律的转移。

（２）输入部分包括一个输入二极管和一个输入栅，它的作用是将信号电荷引入到ＣＣＤ的第一个转移栅下的势阱中。

（３）输出部分包括一个输出二极管和一个输出栅，它的作用在于将ＣＣＤ最后一个转移栅下的势阱中的信号电荷引出，并检出电荷所输出的光信息（１ｌ】。

一６。

作品名称：多视点大尺寸光场真三维显示系统大类：科技发明制作B类小类：信息技术简介：本团队针对目前商业化高清晰度真三维显示器缺乏的问题，提出了基于场景渲染和基于光场采集的两种投影图像生成方法，建立了投影光场分析模型，研究了多视光场三维显示技术及光场采集技术，并在此理论基础上研发了一套“多视点大尺寸光场真三维显示系统”及其配套的光场采集系统。

该系统实现了裸眼真三维显示及远程实时三维直播功能，在水平方向上观看与真实物体毫无差异，具有可视角度广、显示尺寸大、成本较低等高实用性特点。

详细介绍：【研究背景】三维显示技术是当今国际信息电子产业的最前沿研究方向之一。

20 世纪40年代以来，人们就提出关于三维显示技术的各种解决方案，并不断尝试制作各种三维显示装置，但是由于种种技术上的限制而未能实现。

90 年代初，激光、电子、计算机等技术的迅速发展，许多国家再次活跃在三维显示技术的相关研究工作中，并获得了相当大的进展。

目前，实现三维显示的技术分为伪三维显示技术和真三维显示技术两种，前者视点数极少，只能通过双目视差形成立体效果，基本没有实现物体的移动视差，这与真实物体的显示存在差异；而后者视点数很多，兼具双目视差与移动视差，观察者在显示装置前移动位置时会观察到物体连续变化的各个角度上的图像，显示效果非常逼真。

更重要的是观察伪三维显示装置时，人眼会存在辐辏和调焦上的矛盾，不仅会加重人眼与大脑的负担，长时间观看还会引起视觉疲劳和头晕不适。

伪三维显示技术包括双目立体显示(立体眼镜)和裸眼3D 电视，而真三维显示技术则主要包括体三维显示技术和全息影像技术。

这些技术目前尚未完善，综合而言主要存在以下方面的不足：1.细节显示效果不佳。

2.难以实现多人同时自由观看：其一是显示尺寸小，观看者需要在很近距离才能观看；其二是视点少、视角窄，对观看者的观看角度、位置限制较多。

一旦观看者偏离规定位置，会产生重影、模糊等现象，严重影响显示效果。

CCD图像传感器的原理及应用摘要：随着科技的迅猛发展，人们希望在生活生产中更多地实现自动化，而在实现自动化的过程中，传感器起着举足轻重的地位。

传感器其实就是人类感官的延伸，因此也叫“电五官”。

而图像传感器就是“电视觉”，本文就图像传感器中的一种——CCD图像传感器的原理及应用做一介绍。

关键字：CCD图像传感器原理应用CCD图像传感器是通过将光学信号转换为数字电信号来实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。

光学信号转化为数字信号主要由CCD感光片完成。

CCD感光片由三部分组成，即镜片，彩色滤镜和感应电路，如下图。

镜片和彩色滤镜主要是对接受的光线（即图像）进行一定的预处理，感应电路为CCD传感器的核心，它又可分为光敏元件阵列和电荷转移器件两部分。

下面我们介绍一下感应电路的构成，CCD的感应电路是由若干个电荷耦合单元组成，该单元的结构如图所示。

其最小单元是在P型（或N型）硅衬底上生长一层厚度约为120nm的SiO2作为光敏器件，再在SiO2层上依次沉积铝电极而构成MOS的电容式转移器。

将MOS阵列加上输入、输出端，便构成了CCD的感应电路。

当光照射到ＣＣＤ硅片上时，在栅极附近的半导体体内产生电子－空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。

当向SiO2表面的电极加正偏压时，P型硅衬底中形成耗尽区（势阱），耗尽区的深度随正偏压升高而加大。

其中的少数载流子（电子）被吸收到最高正偏压电极下的区域内，形成电荷包（势阱）电荷转移的控制方法，类似于步进电极的步进控制方式。

也有二相、三相等控制方式之分。

下面以三相控制方式为例说明控制电荷定向转移的过程。

三相控制是每一排像素上有三个金属电极P1,P2,P3,依次施加三个相位不同的脉冲，使得每排电极下电荷包向一侧移动，如下页图。

随着控制脉冲的分配，电荷包从一侧转移到最终端，由输出二极管收集后送给放大器处理，实现电荷移动。

当各排电荷全部移出感应区即扫描完成一幅画面，这些电荷最终以二进制的形式存储或修改。

2013 年 10 月 第 6 卷 第 5 期 　 中国光学 Chinese Optics　　 Vol. 6 No. 5 Oct. 2013文章编号 1674-2915(2013)05-0701-09星载微光立体成像技术及实现胡晓华 ∗ ,周晓中,刘松涛,张春华,杨 楠( 中国人民解放军 61741 部队,北京 100094 )摘要:为了监测夜间和晨昏时段的低云大雾,实现云的三维立体成像,对微光立体成像的关键技术进行了研究。

首先, 介 绍了微光立体成像原理,分析了成像需要解决的宽视场覆盖和多镜头布局。

然后,介绍了实现微光探测需要解决的低照 度成像技术及其实现方法。

最后 ,针对观测目标照度变化较大的问题, 提出了动态范围拓展技术, 介绍了后期数据处理 中的云雾监测技术。

仿真计算结果表明:采用电子倍增 CCD( EMCCD) 探测器和推扫扫描成像模式 、 集成探测器组件以 及多台相机拼接方案可有效实现微光立体成像,相机扫描幅宽超过 2 800 km; 高程分辨率 < 817. 7 m。

提出的成像技术 可在低照度条件下监测低云大雾,获取高分辨率的三维立体云图,满足气象海洋探测的需求。

关 键 词 :微光立体成像;低照度成像;低云大雾;立体云图 中图分类号 :TP73 文献标识码:A doi:10. 3788 / CO. 20130605. 0701Spaceborne shimmer tridimensional imaging technology and its implementationHU Xiao-hua ∗ , ZHOU Xiao-zhong, LIU Song-tao, ZHANG Chun-hua, YANG Nan ( No. 61741 Troop ,the Chinese People′s Liberation Army,Beijing 100094,China) ∗Corresponding author, E-mail:x. h. hu @ 163 . commensional imaging of the clouds, the key technologies of shimmer tridimensional imaging were discussed.Abstract : In order to detect low clouds and heavy fogs during nighttime and twilight, and to achieve three-diFirst, the theory of shimmer tridimensional imaging was introduced, and the wide-field coverage and multi-lens layout for imaging were analyzed. Then, the low-light imaging technology and its implementation were introtechnology is presented, and detecting technology for clouds and fogs was introduced. Emulation calculation results indicate that the EMCCD detector and push-broom imaging mode, integrated detector assembly and the multi-camera stitching program can effectively realize shimmer tridimensional imaging. The camera swath is beyond 2 800 km and elevation resolution is less than 817. 7 m. By using this imaging technology, we can de-duced. Finally, aiming at the larger illuminance change of an observed target, the dynamic range expandingtect the low clouds and heavy fogs in a low-light condition, and can get high-resolution three-dimensional imaging of the clouds, which satisfies the requirements of meteorologycal and oceanic detection. image Key words: shimmer tridimensional imaging;low-light imaging;low cloud and heavy fog;tridimensional cloud 收稿日期:2013-07-13 ;修订日期:2013-09-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No. 41205004)702 中国光学 第 6 卷　1 引 言 低云大雾天气多产生于夜间和晨昏时段, 是 造成低能见度的主要天气现象,严重影响航海、航 空、公路运输安全[1]表目标进行推扫,可获取月表同一目标星下点、前 视 16. 7°、后视 16. 7° 3 幅二维原始数据图像, 经 辐射定标后重构月表三维立体影像。

线阵CCD原理及应⽤报告线阵CCD⼀、概述电荷耦合器件(CCD, Charge Coupled Device)是⼀种以电荷包的形式存储和传递信息的半导体器件，它是由美国贝尔实验室的W. S. Boyle和G.E. Smith 在1970年前后发明的。

它经历了以研究为主的发展阶段，在五年左右的时间内，建⽴了以⼀维空阱模型为基础的CCD基本理论，这个理论与实验结果⼤致相符，并满⾜了指导器件进⼀步发展的需要。

与此同时，依靠成熟的MOS集成电路⼯艺，CCD迅速从实验室⾛向了市场。

CCD在影像传感、信号处理和数字存储等三⼤领域中的⼴泛应⽤，充分显⽰出它的巨⼤潜⼒，在微电⼦学技术中独树⼀帜。

CCD已被普遍认为是七⼗年代以来出现的最重要的半导体器件之⼀。

和同样功能的电真空器件相⽐，CCD作为⼀种⾃扫描式光电接收器件，它有体积⼩、重量轻、分辨率⾼、灵敏度⾼、动态范围宽、⼯作电压低、功耗⼩、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场⼲扰和可靠性⾼等⼀系列优点。

因此它在科研、教育、医学、商业、⼯业、军事及消费等诸多领域都得到了⼴泛应⽤，已经成为图像采集及数字化处理必不可少的器件。

信息时代离不开语⾔、⽂字、图像的实时获取与交流。

如果把多媒体、各种⽹络和信息⾼速公路作为⼀个整体，那么CCD是它们的眼睛，是全球实时信息技术的关键器件。

当前我们的CCD⽣产技术相对较弱，也缺乏⼀种完善的测试、评价CCD性能的系统。

⽽CCD的种类越来越多，应⽤越来越⼴，如何正确地选择和使⽤CCD 是我们所要⾯对的问题。

根据我们的调查，还没有发现国内关于如何测试和评价CCD性能⽅⾯的研究结果。

⼆、发展状况CCD图像传感器经过30多年的发展⽬前⼰经成熟。

从最初简单的8像元移位寄存器发展⾄今，⼰经具有数百万甚⾄数千万像元。

CCD技术及相关的测试技术也有了巨⼤的改进。

最早出现的CCD为表⾯沟道型。

该表⾯构造可在Si-SiO2界⾯附近产⽣阻碍电荷运输的“陷阱”，从⽽降低了电荷传输效率。

Technological Innovation30线阵CCD 相机在小型车辆车底扫描中的应用刘剑峰，郝 兵，吕益良，郑诗杨，吴彦举（洛阳中信成像智能科技有限公司，河南 洛阳 471000）摘要：在保证各种重要机关和部口的安全，对进出车辆进行全面检查是必要的，其中尤其注重车辆底部的检查。

因此，本文讲述了如何利用搭载线阵射线机的车底扫描设备进行高效全面的车辆底盘安全检查从而实时地得到一张高质量的完整清晰的小型汽车底盘图像。

关键词：线阵相机；车底扫描；图像拼接随着科技的发展，机动车辆变得越来越普及，不法分子利用机动车辆空间隐蔽性从事非法活动已经在全球范围内对人们生活及地区稳定性方面产生日益严重的影响。

因此，利用车辆底盘进行犯罪活动的高发率，对汽车底盘进行快速高效的安全检查显得尤为必要。

汽车底盘距离地面的高度往往很小，具有隐匿性，给检查工作带来了诸多困难。

为了克服这些问题，利用数字成像设备进行车辆底盘成像的软硬件系统，即车底扫描成像系统。

该系统通过数字摄像设备和图像处理技术得到车辆底盘的完整清晰图像，安检人员只需查看电脑屏幕上显示的车底盘扫描图像，便可实现快速对过往车辆的底盘进行检查，判断有无异样，并且配合各种执行机构对可疑车辆实施拦截或扣留。

1 线阵CCD 相机原理 线阵相机在视觉领域中是一类特殊的视觉机器。

它的传感器只有一行感光元素，使其拥有高扫描频率和高分辨率。

线阵相机的典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。

当被检测的物体通常匀速运动，利用一台或多台相机对其逐行连续扫描，以达到对其整个表面均匀检测。

可以对其图像一行一行进行处理，或者对由多行组成的面阵图像进行处理。

线阵相机的具体工作原理如图1所示。

图1 线阵相机工作原理图由于线阵CCD 相机每次只拍一行像素，故对于图像畸变的控制有着不错的效果，当被拍摄物体沿与像素阵列垂直的方向运动时，线阵CCD 相机连续高速逐行扫描，将这些像素行拼接起来就构成车辆底盘图像。

高性能CCD相机
佚名
【期刊名称】《光机电信息》
【年(卷),期】1995(000)002
【总页数】1页(P42)
【正文语种】中文
【中图分类】TB852.1
【相关文献】
1.星载遥感CCD相机高性能时序发生器的研制 [J], 成桂梅;吴淞波;李强;万旻;包斌
2.基于多线阵CCDS相机的大幅面扫描仪高精度实时拼接实现新方法 [J], 别俊锋;叶玉堂;刘霖;刘娟秀;贾宏宇;骆才华;王平;徐文涛;郝霞
3.高性能数码相机CCD技术趋势 [J], 余德芳
4.用ISD017AP型CCD研制高性能慢扫描相机 [J], 程耀瑜;张丕壮;胡郾;韩焱
5.基于Web服务器的高性能CCD相机数据采集系统设计 [J], 赵凯生;刘爽;龙再川;杜昊
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3DSCAN高精度便携式扫描仪讲义MD-3DSCAN高精度便携式扫描仪，它能对物体进行高速高密度测量，输出三维点云（Point Cloud)供进一步后处理用。

在中国南方，三维扫描俗称抄数，因此MD-3DSCAN高精度便携式扫描仪是一种高性能的抄数机。

MD -3DSCAN高精度便携式扫描仪是一种非接触测量设备，能对任何材料的物体表面进行数字化测量，如工件、模型、模具、雕塑、人体等。

MD-3DSCAN高精度便携式扫描仪原理使用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术，因此MD-3DSCAN高精度便携式扫描仪又称之“结构光三维扫描仪”。

使用这种测量原理，使得对物体进行照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进行照相，不一致的是照相机摄取的是物体的二维图象，而研制的测量仪获得的是物体的三维信息。

与传统的三维扫描仪不一致的是，该扫描仪能同时测量一个面，假如把传统的逐点扫描测量称之第一代，以激光线扫描仪为代表的称之第二代的话，则这种面扫描测量仪可称之第三代三维扫描仪。

测量时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体上，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图象，然后对图象进行解码与相位计算，并利用匹配技术、三角形测量原理,解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。

MD-3DSCAN高精度便携式扫描仪可随意搬至工件位置做现场测量,并可调节成任意角度作全方位测量,对大型工件可分块测量,测量数据可实时自动拼合,非常适合各类大小与形状物体(如汽车,摩托车外壳及内饰,家电,雕塑等)的测量。

1）不但可得到物体高精度外形点云数据，还能够得到逼确实彩色纹理，具有重要的应用与科研价值2）扫描速度极快，数秒内可得到100多万点3）具有全自动拼接的功能,大型物体分块测量、自动拼合。

4）不用喷涂显像剂即可对扫描物体进行扫描。

5）一次得到一个面，测量点分布非常规则。

6）精度高，可达0.03mm。