无人机传感器与检测技术课件：CCD图像传感器认知

图像传感器认知

图3-1南半球上方火星影像

图3-2北半球上方火星影像项目描述云台相机是航拍无人机不可或缺的设备之一，而图像传感器则是云台相机的核心部件。图像传感器又称感光元件，是利用传感器的光-电转换功能，将其感光面上的光信号图像转换成与之成比例的电信号图像的一种功能器件。固态图像传感器是由在单晶硅衬底上布设若干光敏单元和移位寄存器集成制成功能化光电转移器件，光敏单元也称为像素。一般可分为两种，一种是CCD，一种是CMOS。无人机上搭载的云台相机一般为CMOS图像传感器，如DJIInspire2、DJIPhantom4A/4P、XiroXplorer4K上的云台相机都搭载CMOS图像传感器。图像传感器又称感光元件光-电转换CCD（Charge-Coupled

Devices，电荷耦合器件）图像传感器CMOS（Complementary

Metal

OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）图像传感器本项目拟通过对图像传感器的特性调研、图像传感器模块功能测试实验和无人机云台相机拍摄操作等工作任务，增强学生规范操作、团队协作意识，让学生认识图像传感器、掌握图像传感器的基本特性、会用图像传感器模块拍摄照片，会用无人机拍摄高清视频。

CCD图像传感器认知任务描述

电荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，CCD）图像传感器是固态图像传感器的一种，是贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年发明的半导体传感器。它是在MOS集成电路基础上发展起来的，能进行图像信息光电转换、存储、延时和按顺序传送，能实现视觉功能的扩展，能给出直观真实、多层次的、内容丰富的可视图像信息。本任务旨在通过对CCD图像传感器的工作原理、特性参数的调研来实现对传感器的认知。任务实施1)列举生活中使用CCD图像传感器的设备，并说明该设备的应用场合及主要目的。2)查阅资料，小组总结汇报CCD图像传感器的工作原理和像素、工作条件等特性参数。实现光电转换，信息储存、延时、传输、处理等功能。优点：低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等缺点：成本高、功耗大应用：在交通、医疗等高端领域中广泛应用CCD属于固态图像传感器的一种。知识链接MOS电容器阵列输入+输出二极管CCD芯片光生电荷一、CCD芯片的工作原理二松下DMC-L1图像传感器夏普公司的1/2.5英寸700万像素级CCD图像传感器型号为RJ23U3BA0ETCCD图像传感器产品面阵MOS电容器的光电转换滤光片CCD面阵

存储显示景物透镜放大器二、CCD图像传感器的结构型式光积蓄式结构分离式结构图像容易模糊不清对蓝光的透过率差光电二极管阵列电注入法图像清晰不会烧伤感光面CCD电容器阵列移位寄存器光敏元器件与移位寄存器分离式结构转移栅光敏单元移位寄存器输出单读式双读式转移栅移位寄存器1

移位寄存器2输出光敏单元2048位MOS电容器线阵CCD内部框图线阵CCD图像传感器的应用扫描仪字符识别面阵CCD图像传感器的应用数码摄像机CCD图像传感器的特点与用途CCD图像传感器输出信号特点1）所见即所得2）能输出景象亮暗点阵分布模拟信号3）能输出焦点面景象精确信号知识拓展时间系列信号模拟信号焦点面信号滤光片光导纤维平行光颜色浓淡位置形状距离透镜CCD图像传感器的输出特点中介物可测对象CCD图像传感器的用途2）作为光学信息处理装置的输入环节，可用于传真技术、光学文字识别技术以及图像识别技术、传真、摄像等方面。1）组成测试仪器，可测量物位、尺寸、工件损伤等。测量玻璃管的直径与壁厚字符识别车牌识别3）作为自动流水线装置中的