1、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 1 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。 简单说：摄像头就是通过光电
2、效应，将光信号转换成电信号 2 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件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器 件。 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
3、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。 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2-24um，我们徕卡摄像头一般在2-4um之间，是选用比较顶尖的传感器，例如 MC190HD像素面积可以达到1.671.67m，传感器面积达到1/2.3英寸 3 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
4、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。 4 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。 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
5、会愈流畅。 5 主要技术参数信噪比 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。 制冷的方式：风 冷 水/油冷 半导体制冷：常用帕尔贴（Peltier） 占用空 大，效果不著 6 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
6、陶瓷基面。 注意：放热端需要连接散热塔 7 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。 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4555db，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。 8 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
7、成电路的接触光的第一层，阱容就是阱的容量。 9 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。 10 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。 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。 11 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
8、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。 影响因素：光电面的表面状态、反射等因素 。 12 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 13 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。 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
9、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 binning2：2 binning 14 主要技术参数成像速度和binning 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。 如上图，当采用2:2Binning，图像的解析度将减少75%
10、（1/2*2 ）。速度提高了接近于4倍。 15 主要技术参数 综上： 1.有效像素多，拍摄的图像精度更高； 2.帧频高，速度快，拍摄的运动过程更细致； 3.CCD的芯片，图像质量要比CMOS的好一些，但速度慢； 4.像素尺寸大，能够更多地接收光子，不容易饱和； 5.对于高精密测量，应尽量使用整个像素面积都感光的芯片,如Full frame 和 Frame transfer； 6.使用多通道传输的芯片，能提高传输速度； 7.抗光晕技术，能够防止过度曝光对图像的影响； 8.使用3-CCD技术的彩色CCD芯片，色彩更真实； 9.光谱响应范围宽，可以对多种类的光敏感 16 分类 由于光电转换设备和放大
11、设备都是针对微观的电荷进行量化操作。就需要一个精密的 器件来完成这两个过程。 我们常用的是 CCD和CMOS 17 CCD CCD：（Charge Coupled Device），电荷藕合器件图像传感器 电荷在像素之间依次传递，最终集中到串联寄存器，转换为电压信号，然后放大 ，经模数转换后形成数字信号。 18 CCD 为了量化收集到的电荷信号，成像器件需要将电荷转化为电压，CCD芯片采用1 个(或少数几个)读出节点将电荷转换为电压，因此需要将阵列中电荷依次转移到 读出节点处，这个过程也就是电荷的转移。CCD中电荷包的转移是由各极板下面 的势阱不对称和势阱耦合引起的。 19 CCD中电荷包的转移
12、是由各极板下面的势阱不对称引起的。电压高的地方，就 会产生相对的势阱，电荷会聚集在势阱里。当高电压的位置按照一定方向转移时 ，势阱的位置也会随之转移，如此，电荷就会随着移动。 CCD 20 为了将CCD芯片中的电荷转移到输出节点处，需要在各个像元的电极间施加不同的偏压， 通过电平信号的变换实现电荷的转移。通常电荷转移又分为单相驱动、双相驱动、三相驱 动和四相驱动等多种方式。这几种驱动方式除了电极构造和电压波形不同外，其转移方式 都是一样的。 CCD 21 而4相CCD ，其势阱与势垒各占据2个电极的宽度阻隔相临像素间电荷的溢出能 力更强。适用于高速时钟 P1 P2 P3 P4 P1 P2 CC
13、D 22 CCD电荷转移方式原理演示 BucketSiphon pump Rain gauge CCD 23 Different buckets hold different amounts of rain CCD 24 电荷储存 因为每个CCD单元都是一个电容器，所以它能储存电荷。但是，当有 电荷包注入时，势阱深度将随之变浅，因为它始终要保持极板上的正电 荷总量恒等于势阱中自由电荷加上负离子的总和。每个极板下的势阱中 所能储存的最大信息电荷量Q为 QCoxUG CCD 25 CCD工作原理演示 Contents of all最搀栀琀洀氀褀/Mi前台访问/p-1847335.html114.2
14、44.165.420馊聠最蔀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀謀5Sgwap前台访问/d-1910568.html49.74.3.950馌%龡最瀀栀琀洀氀贀5Smwap前台访问/d-3167788.html116.179.32.130馎紀销挀栀琀洀氀輀潒/a前台访问/BookRead.aspx?id=1847335114.244.165.420馐%崸匀漀眀愀瀀搀栀琀洀氀鄀怅糾5gwap前台访问/BookRead.aspx?id=2522782111.206.198.920馒勈冃最搀栀琀洀氀錀簀/Mi前台访问/p-2895750.html185.191.171.100馔勈匀焀眀愀瀀瀀栀琀洀氀销潒簩
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20、潒孲/ay前台访问/BookRead.aspx?id=345623460.1.207.1620駌聠最茀眀愀瀀漀漀欀刀攀愀搀愀猀瀀砀椀搀脹(辬鐀譵鐀讀缁H缀窚蚂娑椀脂匃紃鱏炑瀀琀瀀瀀琀挀戀挀昀挀攀愀搀昀搀戀愀搀最椀昀鱏炑瀀琀瀀瀀琀尀尀戀挀戀愀戀戀搀戀攀攀愀搀愀圀匀唀甀夀樀稀稀攀堀稀嘀堀樀樀最匀欀瘀甀樀儀礀樀娀最礀椀堀礀洀爀儀瘀最鱏瀀瀀琀桎琀琀瀀猀眀眀眀眀攀渀欀甀渀攀琀挀漀洀椀氀攀刀漀漀琀尀圀攀渀欀甀渀攀琀椀氀攀刀漀漀琀尀搀戀戀戀愀昀愀攀愀搀攀挀戀戀愀眀栀昀%稀倀倀吀蜀捥堀樀儀瘀匀琀砀堀伀猀爀匀嘀吀昀伀伀嘀嘀洀樀漀焀砀焀夀昀樀焀瀀漀欀爀挀吀甀夀圀栀瘀眀椀鰀舀晙晴扛属儀一椀輀騀氀焀輀輀鱏繙硎芀睥斖荖
21、葘谀葞v乧m鱏獬乞蹏乧獬葾谀葞v乧m鱏玖葭楏鱏葭筶楏笀豎坔楏南阀琀6飼甜飼胔-酇騀舀鸀i縀$社会经济因素对农业生产的影响ppt课件.ppta9331ace056846ddb859b6bca842b8a9.gif社会经济因素对农业生产的影响ppt课件.ppt2020-122124653568-d96f-4287-9bce-4edef1cfd0dfjaiRQV+t3jfuQOmExOg9sV3iqivUkecQl2r6rUaHWDxTdLkgOET5Lg=社会经济,因素,农业生产,影响,ppt,课件https:/ 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 市场 交通运输 市场的需求量最终决定
22、农业生产的类型和规模 关注市场动态,发展市场需求 量大的农作物品种 提高农业生产的商品率, 扩大农产品销售范围 园艺业、乳畜业等应布局在交 通运输方便快捷的地方 政府政策 政府制定相应的政策,直 接干预农业生产 响应政府决策,在政策规定的 范围内发展农业生产 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 科 技 机械 化肥 良种 冷藏 使劳动生产率大大提高 促进了农业的产出 使单位产量提高 扩大了农产品的销售范 围和时间 技术条件的发展和改进,通 过改变自然条件和社会经 济条件而影响农业区位的 选择 顺达0000400004PPT文档20201221165702992291yMfk44LB8h
23、dVMyWXvzMu8U1+lwolAra6GjPFydVwgeS+p1fl2hDjChGLoP9AFD5K12.社会经济因素对农业生产的影响 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 市场 交通运输 市场的需求量最终决定 农业生产的类型和规模 关注市场动态,发展市场需求 量大的农作物品种 提高农业生产的商品率, 扩大农产品销售范围 园艺业、乳畜业等应布局在交 通运输方便快捷的地方 政府政策 政府制定相应的政策,直 接干预农业生产 响应政府决策,在政策规定的 范围内发展农业生产 区位因素对农业生产Sef1cfd0dfjaiRQV+t3jfuQOmExOg9sV3iqivUkecQl2r6r
24、UaHWDxTdLkgOET5Lg=社会经济,因素,农业生产,影响,ppt,课件https:/ 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 市场 交通运输 市场的需求量最终决定 农业生产的类型和规模 关注市场动态,发展市场需求 量大的农作物品种 提高农业生产的商品率, 扩大农产品销售范围 园艺业、乳畜业等应布局在交 通运输方便快捷的地方 政府政策 政府制定相应的政策,直 接干预农业生产 响应政府决策,在政策规定的 范围内发展农业生产 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 科 技 机械 化肥 良种 冷藏 使劳动生产率大大提高 促进了农业的产出 使单位产量提高 扩大了农产品的销售范 围和
25、时间 技术条件的发展和改进,通 过改变自然条件和社会经 济条件而影响农业区位的 选择 顺达0000400004PPT文档20201221165702992291yMfk44LB8hdVMyWXvzMu8U1+lwolAra6GjPFydVwgeS+p1fl2hDjChGLoP9AFD5K12.社会经济因素对农业生产的影响 区位因素对农业生产的影响对农业区位选择的影响 市场 交通运输 市场的需求量最终决定 农业生产的类型和规模 关注市场动态,发展市场需求 量大的农作物品种 提高农业生产的商品率, 扩大农产品销售范围 园艺业、乳畜业等应布局在交 通运输方便快捷的地方 政府政策 政府制定相应的政策,
26、直 接干预农业生产 响应政府决策,在政策规定的 范围内发展农业生产 区位因素对农业生产S辉退舀祒茤佦蠀懈!牁鄃凍艉芓蕞庂膅!牁鄃凍蝉芓蕞庂膅!牁鄃勍艑芓皫腶!牁鄃勍蝑芓皫腶!鄊勍芛芓琀挛匜褛鬛猞鄚1芪!騀苻1鳚芬!攀倐猠舐魒鎇者跥t鴡蠡裭頀苙!頀苻!芜!鏟!e瀐酐魒嵗鎂苤魒嵗鎇苤灓鎂苅灓鎇苅鄀鎂艡仉偐İ!跮鰀!鄅反蟠芓懒荎!馜鎂肅藎牁鄄囍蟴肓藎膅!脀譗鎂脶鬏+苯鬡頞鰘譗鎇脶鬏+苯鬡頞鰘腐鎂嚂胴,騱臈!脀舐脐鄊姍蜍芓褍踡灰怐鄊姍舧芓贄褙蠡抺輛雾鈡拝抚鏝蓈輐铿鼡鸟努鬡!倄鉐脐怐灠瀠【灀鄰怐偰灀偀Q|鄊姍蜧芓贄褙蠡抺輛雾鈡拝抚鏝蓈輐铿鼡鸟努鬡!倄艐偀怐【Lw鄅巍若芓庁茨辍闞鎇脰辍脹(辬搀譵簀搀讀缁朰
27、H缀窚蚂娑椀贂攃較崃崎崎愎甎缎缎缎葾豧乾葾灧瀀琀瀀瀀琀攀昀搀愀搀戀挀戀挀搀挀戀最椀昀葾豧乾葾灧瀀琀瀀瀀琀尀尀攀挀搀戀昀挀戀挀戀昀搀愀愀挀刀甀甀栀最瀀樀圀渀嘀焀唀焀嘀攀氀匀堀猀瘀搀瘀倀椀唀一洀渀一匀最葾乾葾瀀瀀琀桎琀琀瀀猀眀眀眀眀攀渀欀甀渀攀琀挀漀洀椀氀攀刀漀漀琀尀圀攀渀欀甀渀攀琀椀氀攀刀漀漀琀尀愀挀挀戀攀昀挀攀愀愀葾豧乾葾颕聹楢綗葔斏筎葼葾豧乾葾虵葨颕琀镞豧虢鱛豎葎梏乾葾葖摵睫斍楎綗鹔豳桛 鑎葒豒舀邉葾c恓g騀邍葏塢葔癓猀葾葾葾慗葾葾葾敥葾蠰葾葾犂膑傉葾盿葾舀邉乾葾乾蕭艳葾葧腎萀葾葾扎葾蠰葾耰葾颕吀怀葾聧豾瑎葏萀葧愀腎鹓鳿葾慗葾葧戀乾葾筎葎腎乾葾葾葧颕吀頀犘蒋虓馍唀S汎葎乾帀蹜乾葾扥蒗楓吀啢鮏襥葾葧楓瓿瑥鹾魛謰轏乾啓睝齟楨綗鵾怀驖葵魒瑥楎綗豾虵虳豎轔獜翿教敫葎葪譩楥葖葾慗葾敥葾葾葾葾蠰葾虵腎葾斏璌啢葒乾葾襢乾葾楎綗鳿虣膑岉豻楎綗靓筟葎腎琀貐馍汥湒乾葾啢谰乾煥噥鹻鹏桎乾噥鹻虎啓汎癒塞觿乾葾琀翿乾詛啓乾敭颕乾葾琀乾卭楥扥乾葾蚈璌倀饧邉邉葾葧虦葾葧稀倀倀吀蜀捥瀀礀渀吀昀眀最一焀栀匀栀嘀瘀最匀儀攀吀栀伀愀漀戀稀戀礀愀欀猀氀娀夀葾豧乾葾颕聹楢綗葔斏筎葼葾豧乾葾虵葨颕琀镞豧虢鱛豎葎梏乾葾葖摵睫斍楎綗鹔豳桛 鑎葒豒舀邉葾c恓g騀邍匰阀吀
