相机光谱响应曲线
CCD的基本工作原理
CCD的基本工作原理CCD的基本工作原理CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）是由一系列排得很紧密的MOS电容器组成。
它的突出特点是以电荷作为信号，实现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[1]。
以下将分别从这几个方面讨论CCD器件的基本工作原理。
1.1 MOS电容器CCD是一种固态检测器，由多个光敏像元组成，其中每一个光敏像元就是一个MOS（金属—氧化物—半导体）电容器。
但工作原理与MOS晶体管不同。
CCD中的MOS电容器的形成方法是这样的[2]：在P型或N型单晶硅的衬底上用氧化的办法生成一层厚度约为100～150nm的SiO2绝缘层，再在SiO2表面按一定层次蒸镀一金属电极或多晶硅电极，在衬底和电极间加上一个偏置电压（栅极电压），即形成了一个MOS 电容器CCD一般是以P型硅为衬底，在这种P型硅衬底中，多数载流子是空穴，少数载流子是电子。
在电极施加栅极电压VG之前，空穴的分布是均匀的，当电极相对于衬底施加正栅压VG时，在电极下的空穴被排斥，产生耗尽层，当栅压继续增加，耗尽层将进一步向半导体内延伸，这一耗尽层对于带负电荷的电子而言是一个势能特别低的区域，因此也叫做“势阱”。
在耗尽状态时，耗尽区电子和空穴浓度与受主浓度相比是可以忽略不计的，但如正栅压VG 进一步增加，界面上的电子浓度将随着表面势成指数地增长，而表面势又是随耗尽层宽度成平方率增加的。
这样随着表面电势的进一步增加，在界面上的电子层形成反型层。
而一旦出现反型层，MOS就认为处于反型状态（如图3 —1所示）。
显然，反型层中电子的增加和因栅压的增加的正电荷相平衡，因此耗尽层的宽度几乎不变。
反型层的电子来自耗尽层的电子—空穴对的热产生过程。
对于经过很好处理的半导体材料，这种产生过程是非常缓慢的。
因此在加有直流电压的金属板上叠加小的交流信号时，反型层中电子数目不会因叠有交流信号而变化。
传感器——光照度检测原理分析
GL7516工作原理
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料 两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成 光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造 光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半 导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作 很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有 透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失 后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻 值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其 中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随 光强的增大而变大，从而实现光电转换。
光照度检测原理分析
----------以GL7516为例
光照度
光照度，即通常所说的勒克司度（lux），表
示被摄主体表面单位面积上受到的光通量。1 勒克司相当于1流明/平方米，即被摄主体每平 方米的面积上，受距离一米、发光强度为1烛 光的光源，垂直照射的光通量。
光照传感器
用途：用于检测光照强度，简称照度，工作原 理是将光照强度值转为电压值。 原理：采用GL7516光敏电阻进行光照强度的检 测。光敏电阻式一种半导体材料制成的电阻， 其电导率随着光照度的变化而变化。利用这一 特性可以制成不同形状和受光面积的光敏电阻。 GL7516就是其中的一种，光越强阻值越大。光 敏电阻广泛应用于玩具、灯具、照相机等行业。
光照传感器的接口电路如下图所示。通过 CC2530的AD口，采集光照传感器和固定电阻分 压后的电压值，从而感知光照传感器随光强变 化的情况。
CC2530AD转化器原理
我们经常遇到的物理参数，如电流、电压、温 度、压力、速度……电量或非电量都是模拟量。 模拟量的大小是连续分布的，且经常也是时间 上的连续函数。因此要将模拟量转换成数字信 号需经采样——>量化——>编码三个基本过程 （数字化过程）。
大恒（PALLAS）系列相机 应用说明书
智星（PALLAS）系列相机应用说明书版本：V1.0.13发布日期：2020-12-23本手册中所提及的其它软硬件产品的商标与名称，都属于相应公司所有。
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相机采用了网络接口，安装、使用方便。
适用于工业检测、医疗、科研、教育、安防等领域。
智星（PALLAS）系列智能数字相机是微型相机，对于相机尺寸要求苛刻的用户，它们将会是一个不错的选择。
本手册详细介绍了PALLAS系列智能数字相机的应用。
1. 概述 (1)1.1. 型号定义 (1)1.2. PALLAS系列功能/性能列表 (1)1.2.1. PALLAS P513M/PALLAS P513C (1)参数列表 (1)光谱响应图 (2)1.2.2. PALLAS P563M/PALLAS P563C (3)参数列表 (3)光谱响应图 (4)1.2.3. PALLAS P516M/PALLAS P516C (5)参数列表 (5)光谱响应图 (6)1.2.4. PALLAS P504M/PALLAS P504C (7)参数列表 (7)光谱响应图 (8)1.2.5. PALLAS P5200M (9)参数列表 (9)光谱响应图 (10)1.3. 滤光片及镜头 (11)1.3.1. 滤光片规格参数及响应图 (11)1.3.2. 镜头选型参考 (12)1.4. PALLAS系列机械接口 (14)1.4.1. 机械尺寸 (14)1.4.2. 光学接口 (15)1.5. 软件接口 (15)1.5.1. 用户软件组成 (16)1.5.2. 用户软件接口 (16)1.6. 电磁兼容注意事项 (17)1.7. 使用环境注意事项 (18)2. 功能定义 (19)2.1. I/O控制 (19)2.1.1. 配置输入引脚 (19)2.1.2. 配置输出引脚 (20)2.1.3. 读取引脚状态 (20)2.2. 图像采集控制 (21)2.2.1. 开始采集/停止采集 (21)开始采集 (21)停止采集 (22)2.2.2. 采集模式切换 (23)2.2.3. 连续采集及其配置 (24)2.2.4. 软触发采集及其配置 (24)2.2.5. 外触发采集及其配置 (24)2.2.6. 设置曝光 (25)2.2.7. 交叠曝光和非交叠曝光 (26)2.2.8. Sensor曝光模式 (28)2.2.9. 曝光延迟 (29)2.2.10. Timer功能 (29)2.3. 基本属性设置 (30)2.3.1. 增益 (30)2.3.2. 像素格式 (31)2.3.3. ROI (35)2.3.4. 曝光时间 (35)2.3.5. 自动曝光和自动增益 (36)自动曝光自动增益ROI设置 (36)自动增益 (37)自动曝光 (38)2.3.6. 自动白平衡 (38)自动白平衡ROI (38)自动白平衡调节 (39)2.3.7. 界面 (40)2.3.8. 测试图 (40)2.3.9. 参数组 (42)2.3.10. 用户自定义名称 (44)3. 电气接口 (45)3.1. 网口 (45)3.2. 外部闪光灯接口 (46)3.3. IO接口 (47)3.3.1. 输入IO (47)3.3.2. 输出IO (49)3.3.3. RS232串口 (51)3.4. 指示灯 (52)3.4.1. 启动过程 (52)4. 软件使用 (54)4.1. IP配置 (54)4.1.1. 使用说明 (54)枚举 (54)显示信息 (54)修改相机IP地址 (55)修改相机IP配置方式 (55)4.1.2. 注意事项 (56)IP地址格式检查 (56)用户自定义名称长度限制 (56)提示信息 (57)修改用户自定义名称 (57)5. 常见问题处理 (58)6. 版本说明 (59)1.概述1.1.型号定义PALLAS系列相机型号定义了自己的命令规则，PALLAS产品名称，其它字段位信息定义如下：PALLAS P513M黑白/彩色分辨率处理性能系列名称产品名称1.2.PALLAS系列功能/性能列表1.2.1.PALLAS P513M/PALLAS P513C参数列表表1-1 PALLAS P513M/C相机性能规格光谱响应图图1-1 PALLAS P513C SENSOR响应曲线图1-2 PALLAS P513M SENSOR响应曲线1.2.2.PALLAS P563M/PALLAS P563C参数列表表1-2 PALLAS P563M/C相机性能规格光谱响应图图1-3 PALLAS P563C SENSOR 响应曲线图1-4 PALLAS P563M SENSOR响应曲线1.2.3.PALLAS P516M/PALLAS P516C参数列表表1-3 PALLAS P516M/C相机性能规格光谱响应图图1-5 PALLAS P516C SENSOR 响应曲线图1-6 PALLAS P516M SENSOR响应曲线1.2.4.PALLAS P504M/PALLAS P504C参数列表表1-4 PALLAS P504M/C相机性能规格光谱响应图图1-7 PALLAS P504C SENSOR 响应曲线图1-8 PALLAS P504M SENSOR响应曲线1.2.5.PALLAS P5200M参数列表表1-5 PALLAS P5200M相机性能规格光谱响应图图1-9 PALLAS P5200M SENSOR响应曲线1.3.滤光片及镜头1.3.1.滤光片规格参数及响应图PALLAS系列彩色相机安装有红外截止滤色片，滤色片厚度为0.7±0.05mm，其截止频率为700nm，减小了不可见光部分对图像的影响；黑白相机安装有透光片，以下是它们的规格参数及响应光谱参数。
CCD基本原理
CCDCCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD 图像传感器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。
ＣＣＤ在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。
功能特性CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD 两大类。
线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。
所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。
线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。
它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像。
面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。
系统构成通常我们所说的CCD指的是一个可以正常工作的系统，包括：D芯片2.电路系统控制部分：控制曝光时间等参数；数据读取/采集部分：包括前放、A/D、数据总线接口等；3.制冷系统半导体制冷（TE）、液氮制冷（LN）、少数型号用制冷机制冷；4.软件包括标准软件以及动态链接库；性能参数1.量子效率（QE）、光谱灵敏度CCD的光谱灵敏度取决于量子效率、波长、积分时间等参数。
量子效率表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。
不同工艺制成的CCD芯片，其量子效率不同。
灵敏度还与光照方式有关，背照CCD的量子效率高，光谱响应曲线无起伏，正照CCD由于反射和吸收损失，光谱响应曲线上存在若干个峰和谷。
2.分辨率CCD的分辨率是由芯片的规格（像素的多少）、像素的大小、芯片的种类决定。
摄像机基础
宽动态（Wide Dynamic Range）
物理宽动态的优缺点：
优点：动态范围宽，能同时兼顾亮区和暗区。 缺点：Sensor成本高、合成区域有噪声、有运动鬼影、工频干 扰更严重、颜色轻微偏。
数字宽动态的优缺点：
优点：对Sensor没有要求、没有运动鬼影、工频干扰不明显。 缺点：动态范围窄、亮区过曝无法抑制、噪声比较大。
卷帘快门与全局快门的区别
global shutter
所有像元同时曝光。
rolling shutter
不同行像元的曝光时间不同。
卷帘快门与全局快门的优缺点
Global shutter
优点：曝光时间更短 缺点：增加读出噪声 Rolling shutter
优点：可以达到更高的帧率，更低的噪声
缺点：当曝光不当或者物体移动较快时，会出现部分曝光，斜 坡图形等现象
进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式CMOS就是将它掉转方 向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，显著提高 低光照条件下的拍摄效果。
NIR
传统近红外传感器在850nm波长处的量子效率（QE）为20%，
在940nm为8%。具有NIR功能的Sensor，通过新型的架构设计 和工艺，使得QE在近红外波段得到大幅提升。
变焦镜头，AI镜头，在AZ镜头上多 了一个电机控制光圈开关
CS
定焦：4mm,12mm…… 变焦：2.8-12mm……
定焦CS镜头，通常用在拼接摄像机 中； 变焦CS镜头，通常用在枪机上，镜 头由客户自行采购；
安防镜头的分类
CS/C型镜头
清晰 度 焦距 镜头F 值 定焦镜头 成像靶 面
支持IR功 能
变焦镜头（DC Iris）
CS型安装座摄像机上使用C型镜头的话，需要加一个高度为5mm 的转换接圈 10
面阵相机的主要参数及成像影响
面阵相机的主要参数及成像影响1. 分辨率：面阵相机的分辨率由所采用的感光芯片分辨率决定，表现为芯片靶面排列的像元数量，即像素数。
在采集图像时，相机的分辨率对图像质量有很大的影响。
在对同样大的视场成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。
需要注意的是，像素越多并不一定是越高越好，因为高像素会带来更大的图像数据量，增加后期的算法处理复杂度。
2. 帧率（行频）：面阵相机的帧率表示相机采集图像的频度。
相机的帧率受到芯片的帧频和数据输出接口带宽的影响。
在实际应用中，很多时候需要对运动物体成像，相机的帧率需要满足一定要求，才能清晰准确地对物体成像。
3. 灵敏度：面阵相机的灵敏度取决于像元对光线的敏感程度。
灵敏度高的相机可以在低照度环境下捕捉到更多的细节，而灵敏度低的相机则可能无法捕捉到这些细节。
因此，在选择面阵相机时，需要根据实际应用场景的照度情况来选择具有适当灵敏度的相机。
4. 噪声水平：面阵相机的噪声水平对成像质量有很大影响。
噪声可能来源于相机内部和外部的因素，如电子干扰、光子散粒噪声等。
低噪声水平的相机可以更好地还原图像的细节，提高图像质量。
因此，在选择面阵相机时，需要关注其噪声水平，并选择具有较低噪声的相机。
5. 动态范围：面阵相机的动态范围指的是相机能够同时记录最亮和最暗区域的能力。
动态范围越大，相机能够记录的图像细节就越多。
因此，在选择面阵相机时，需要根据实际应用场景的亮度范围来选择具有适当动态范围的相机。
6. 光谱响应：面阵相机的光谱响应指的是相机对不同波长光线的敏感程度。
不同的相机可能对不同波长的光线有不同的敏感度，因此在选择面阵相机时，需要根据实际应用场景的光线波长来选择具有适当光谱响应的相机。
7. 镜头焦距：面阵相机搭配的镜头焦距也会对成像产生影响。
镜头的焦距决定了相机视场的大小和拍摄距离的远近。
焦距越短，视场越大，拍摄距离越近；焦距越长，视场越小，拍摄距离越远。
在选择相机和镜头时，需要根据实际应用场景的需求来选择合适的焦距。
CCD测温中火焰温度与颜色的关系
CCD测温中火焰温度与颜色的关系黄希桥;李前翔;王苗苗;冯翔洲;郑龙席【摘要】This paper introduces the principle of temperature measurement of color CCD and two-color thermometry.Experiment scheme of the temperature measurement is designed.The CCD high-speed camera, thermoelectric couple of K type and Bunsen burner are utilized to measure the temperature of the surface of the diffusion flame.The results show that the gray levels of red component and the green component is both rise, while the increase tendency of the red component is more obvious.Besides, the correction factor K, given in the equation of the temperature measurement, is decreased.The temperature is also measured by two-color thermometry and the difference of the value measured by two different methods is less than 20 K.%介绍了彩色CCD与比色测温法的测温原理,在此基础上,制定了测温系统的实验方案--利用CCD高速摄像机、K型热电偶、本生灯对扩散火焰的表面温度分布进行了实验研究.实验结果表明,当火焰温度上升时,火焰红色分量和绿色分量的灰度值都有所上升,而火焰红色分量灰度值的上升趋势明显大于绿色灰度值的上升趋势.同时,在测温公式中给出的修正值K却呈下降趋势.在分析了这些趋势后,用比色测温法对火焰温度场进行了测量,并与热电偶测量出的数值进行了对比.结果表明两者测量出的温度差少于20 K.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】6页(P442-447)【关键词】CCD相机;实验设计;像素点【作者】黄希桥;李前翔;王苗苗;冯翔洲;郑龙席【作者单位】西北工业大学动力与能源学院, 陕西西安 710072;西北工业大学动力与能源学院, 陕西西安 710072;西北工业大学动力与能源学院, 陕西西安710072;西北工业大学动力与能源学院, 陕西西安 710072;西北工业大学动力与能源学院, 陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TK311基于数字图像处理的燃烧诊断方法是一种优秀的非接触式测量方法,这种方法将彩色CCD(charge- coupled devices,电荷耦合器件)、数字图像处理、比色测温法相结合,具有操作简单、便宜方便、可以实时测量与监控、效率高等优点,在现实生产与科研中得到了越来越广泛的应用。
解释CCD和CMOS摄像机
解釋CCD和CMOS攝像機在传统观念中，CCD代表着高解析度、低噪点等优点，而CMOS由于噪点问题，一直与电脑摄像头、手机摄像头等对画质要求不高的电子产品联系在一起。
但是现在CMOS摄像机绝非只局限于简单的应用，甚至发展于高清系列。
首先我们还是从CCD和CMOS的不同工作原理说起。
CCD在工作时，上百万个像素感光后会生成上百万个电荷，所有的电荷全部经过一个“放大器”进行电压转变，形成电子信号，因此，这个“放大器”就成为了一个制约图像处理速度的“瓶颈”，所有电荷由单一通道输出，就像千军万马从一座桥上通过，当数据量大的时候就发生信号“拥堵”，而HDV格式却恰恰需要在短时间内处理大量数据，因此，在民用级产品中使用单CCD无法满足高速读取高清数据的需要。
而CMOS则不同，每个像素点都有一个单独的放大器转换输出，因此CMOS没有CCD的“瓶颈”问题，能够在短时间内处理大量数据，输出高清影像，因此也能都满足高清HDV的需求。
另外，CMOS工作所需要的电压比CCD低很多，功耗大约只有CCD的1/3。
因此,电池尺寸可以做得更小，使得摄像机的体积也就做得更小。
而且，每个CMOS都有单独的数据处理能力，这也大大减少的集成电路的体积，这也让高清数码摄像机得以实现小型化。
1. 什么是CCD摄像机？CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
2. CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3. CCD芯片的尺寸CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。
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相机光谱响应曲线
相机光谱响应曲线是指相机对不同波长光的响应程度。
不同相机所使用的传感器类型、滤镜种类和设计结构等因素都会影响其光谱响应曲线的形状。
因此，了解相机的光谱响应曲线对于正确使用相机进行摄影和图像处理非常重要。
一般来说，相机的光谱响应曲线可以分为三个区域：红色、绿色和蓝色。
不同颜色的波长光会在不同区域内产生不同的相应。
其中，红色波长光会在红色区域内产生最强的响应，而蓝色波长光则会在蓝色区域内产生最强的响应。
在绿色区域内，相机对绿色波长光的响应最强，这也是人眼对光线最敏感的波长区域。
了解相机的光谱响应曲线可以有助于我们在摄影中做出正确的
色彩调整和曝光设置。
例如，在拍摄夕阳时，由于太阳的光线会产生大量的红色波长光，因此我们需要根据相机的光谱响应曲线调整曝光时间和白平衡，才能拍摄出真实的色彩效果。
总之，相机的光谱响应曲线是摄影和图像处理中一个重要的概念，了解和掌握它可以帮助我们更好地使用相机进行创作和处理。
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