摄像头参数解读讲课讲稿

制冷的方式：风
冷
占用空间较大，效果不显著
水/油冷
半导体制冷：常用帕尔贴（Peltier）
主要技术参数—信噪比
其中半导体制冷：用帕尔贴（Peltier） 最低温度可以达到室温下50度。
原理图，如右图：以陶瓷基面。
注意：放热端需要连接散热塔※
主要技术参数—信噪比
信噪比：信噪比是指图像传感器接收信号和噪音的比例。
帧数就是在1秒钟时间里传输的图片的量，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷 新几次，通常用fps（Frames Per Second）表示。每一帧都是静止的图象，快速 连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。 每秒钟帧数 (fps) 愈多，所显示的动作就会愈流畅。
主要技术参数—信噪比
摄像头介绍
1 摄像头原理 2 摄像头主要参数解读 3 CCD和CMOS区别 4 徕卡显微镜摄像头介绍
摄像头原理
摄像头原理：
1被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到图像传感器芯片上， 传感器 根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号， 经过预中放大电路放大、自动增益控制，于由图像处理芯片处理的是数字信号， 所以经模数转换到图像数字信号处理IC（DSP）。同步信号发生器主要产生同 步时钟信号（由晶体振荡电路来完成），即产生垂直和水平的扫描驱动信号， 到图像处理IC。然后，经数模转换电路通过输出端子输出一个标准的复合视频 信号。
物理学上，所有的信号都伴有噪声，噪声的类型及其所带来的影响和图像 传感器的种类有关。
噪声的分类：
背景噪声：属于基本噪声，是热激发产生，曝光时间越长，背景噪声越大。
读取噪声：信号读取时产生，降低读取速率可以降低读取噪声。
光电散粒噪声：具有随机性。
背景噪声是基本噪声，所以采取制冷的方式可以最大限度降低暗电流堆积，降低噪音。 保持长时间曝光。
信噪比是衡量一张样图好坏的关键参数，信噪比越大越好。
信噪比的计量单位是dB，其计算方法是10lg(PS/PN)，其中Ps和Pn分别代表信号 和噪声的有效功率。 信噪比的常用值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好； 若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。
我们徕卡MC290HD及以上系列是信噪比是55dB，属于图像质量较好，噪声微弱。
影响因素：光电面的表面状态、反射等因素 。
主要技术参数—成像速度和 binning
成像速度：每秒传输的帧数。帧数与像素大小，读取速度， 数据传输速度有关。
它们的比例关系： 读取的像素▼ 帧数▲ 速度▲ 读取的像素▲ 帧数▼速度 ▼
主要技术参数—成像速度和binning
在实际中，传感器通常通过binning来降低读取速度。
2.光电二极管原理
是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流； 有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也 越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光 电传感器件。
3.像元的特性：
像元产生的电信号的强弱和光电二极管吸收的光子数成正比，光子数与曝光时间 和光的强度有关。
动态范围=阱容/噪声，动态范围也与增益（信号被放大程度）有关。 它们的关系是增益提高一倍，阱容降低一倍，动态范围降低（增益是放大 倍数）
显微观察中的荧光观察需要比较大动态范围的图像传感器。
主要技术参数—量子效率
量子效率是指光子激发产生电子的数量，即光信号转化为 电信号的能力。
最理想状态是转换与接收的比例时1：1。但是在实际中，光子也可能被吸收或 者穿透。所以达不到1:1。量子效率的范围一般在75％--99％。
简单说：摄像头就是通过光电效应，将光信号转换成电信号
主要技术参数—像元
像元（像素）：传感器的基本单位，由光电二极管（硅）构成，当硅被激发后发射电 子，然后由控制电路将溢出的电子转化为数字信号。
1.光电二极管和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向 导电特性。但在电路中它不是作整流元ຫໍສະໝຸດ Baidu，而是把光信号转换成电信号的光电传感器 件。
单个像元的尺寸决定了像元到达饱和所需吸收的光子量。显微镜相机的像元尺寸 在2--24um²，我们徕卡摄像头一般在2--4um²之间，是选用比较顶尖的传感器，例如 MC190HD像素面积可以达到1.67×1.67µm²，传感器面积达到1/2.3英寸
主要技术参数—分辨率
分辨率：分辨图像能力，用以描述图像细节分辨程度。 通常它是以横向和纵向像素点的数量来衡量的，表示成水平像素点数×垂直 像素点数的形式。在一个固定的平面内，分辨率越高，意味着可使用的细节 越多，图像越细致；但相对的，因为纪录的信息越多，数据量也就会越大。
一般，分辨率与像素是成正比的，像素越多，分辨率也越高。
对于图像传感器芯片而言，有两种提高分辨率的途径： 1.是在不改变单个像元大小的前提下，扩展芯片的尺寸。 2.就是缩小单个元的尺寸以在同样的芯片面积上拥有更多的像元。
主要技术参数—帧数
帧数，即为帧生成数量的简称。是摄像头采集的视频每秒放映的画面数。
Binning分为水平方向Binning和垂直方向Binning，水平方向 Binning是将相邻的行的电荷加在一起读出，而垂直方向 Binning是将相邻的列的电荷加在一起读出，Binning这一技术 的优点是能将几个像素联合起来作为一个像素使用，提高灵敏 度，输出速度，降低分辨率，当行和列同时采用Binning时，图 像的纵横比并不改变。
Binning是一种图像读出模式，将相邻像元感应的电荷加在一起，以一个像素的模式读 出。（binnig英文是装箱的意思）
通过binning将相邻的几个像元上的信号收集在一起，作为一个大的像元来处理，通常
可以取2:2,3:3,4:4像元结合在一起来处理。
1：1 binning
2：2 binning
主要技术参数—成像速度和binning
主要技术参数—阱容
阱容与像元的尺寸有关，表示单个像元储存电荷的能力，即电 荷阱饱和前能储存的最大电子数。
阱是集成电路的接触光的第一层，阱容就是阱的容量。
主要技术参数—增益
增益的一般含义简而言之就是放大倍数
增益在传感器中的含义就是图像的输出与图像的采集之间的倍 数。
主要技术参数—动态范围
动态范围： 指最高值和最低值之间的范围的一个物理量，而在图像传 感器中指的是传感器同时记录强弱信号的能力。