ccd成像系統(tǒng)性能參數(shù)評(píng)價(jià)-文庫(kù)吧
2025-04-27 13:57 本頁(yè)面
【正文】 學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 前面介紹的 CCD成像系統(tǒng)增益測(cè)量方法比較簡(jiǎn)單，但是也不是很穩(wěn)定和很精確。 比較好的測(cè)量方法是對(duì)應(yīng)每一個(gè)光照條件，攝取兩幅圖像。計(jì)算這兩幅圖像指定區(qū)域的信號(hào)平均值；計(jì)算這兩幅圖像指定區(qū)域差圖像的方差，除以 2獲得系統(tǒng)的噪聲方差。 利用最小二乘法可以計(jì)算出系統(tǒng)增益。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 通過(guò)計(jì)算兩幅圖像差的方差獲得系統(tǒng)噪聲方差的方法避免了響應(yīng)非均勻性等其它噪聲的影響。信號(hào)平均值與系統(tǒng)噪聲方差之間具有很好的線性關(guān)系?？梢杂?jì)算出更為穩(wěn)定和精確的系統(tǒng)增益。 由于數(shù)值很小，最好不用截距計(jì)算讀出噪聲，這樣計(jì)算結(jié)果誤差比較大?？梢岳脙煞祱?chǎng)圖像的差來(lái)計(jì)算讀出噪聲。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 EOS 10D和 EOS 20D是佳能公司的兩款準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)級(jí)的數(shù)碼相機(jī)。用它們舉例說(shuō)明系統(tǒng)增益的測(cè)量。 EOS 10D EOS 20D 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 1. EOS 10D 偏臵圖像 ISO 400. 溫度 : 22176。 C 2. 將 6幅偏臵圖像相加平均，隨機(jī)噪聲減小，突出了固定圖形噪聲 。 3. 圖像 1減去 2，只剩下隨機(jī) (讀出 )噪聲 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 1. EOS 20D 偏臵圖像 ,ISO 400. 溫度 : 22176。 C 2. 將 6幅偏臵圖像相加平均，隨機(jī)噪聲減小，突出了固定圖形噪聲 。 3. 圖像 1減去 2，只剩下隨機(jī) (讀出 )噪聲 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 EOS 10D 偏臵圖象平均值 131 ADU， 均方根噪聲 ADU (ISO 400). EOS 20D 偏臵圖象平均值 128 ADU，均方根噪聲 ADU (ISO 400). 偏臵圖象直方圖 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的增益 EOS 20D 增益 g = ，讀出噪聲 e EOS 10D 增益 g = e/ADU， 讀出噪聲 e 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 為了獲取 CCD成像系統(tǒng)的增益，可以使用一種在 CCD相機(jī)性能評(píng)價(jià)中廣泛使用的光子傳遞曲線方法。 光子傳遞曲線：橫坐標(biāo)為信號(hào)的對(duì)數(shù)；縱坐標(biāo)為系統(tǒng)噪聲的對(duì)數(shù)。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 一個(gè)CCD成像系統(tǒng)光子傳遞曲線測(cè)量實(shí)例 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 22 1RCCC SgN ???RCCN ?lo glo g ?)1l o g (l o g2 2RCCC SgN ????理解光子傳遞曲線： 等式兩邊取對(duì)數(shù)： 信號(hào)很小時(shí)： gSN CC l o g21l o g21l o g ??信號(hào)很大時(shí)： 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 測(cè)量光子傳遞曲線應(yīng)該注意的事項(xiàng)： 1 測(cè)量光源入射到 CCD靶面上的輻照度應(yīng)該是均勻的； 2 應(yīng)該使用適當(dāng)?shù)臑V光片限制光譜，或使用單色儀； 3 測(cè)量光源應(yīng)該能夠精密可調(diào)，測(cè)量中應(yīng)該利用標(biāo)定過(guò)的光電二極管監(jiān)測(cè)其發(fā)光強(qiáng)度； 4 對(duì)應(yīng)不同的光照，每次都在同樣條件下拍攝兩幅圖像，并計(jì)算差圖像； 5 計(jì)算信號(hào)平均值和噪聲方差 (利用差圖像計(jì)算 )。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 利用在光子傳遞曲線中所收集的數(shù)據(jù)可以計(jì)算的系統(tǒng)參數(shù)： 1 系統(tǒng)增益 2 讀出噪聲 3 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍 4 CCD滿阱電荷 5 系統(tǒng)非線性度 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍 CCD滿阱電荷 系統(tǒng)非線性度 DR = SC飽和 /σRC FW = SC飽和 g INL = (EMAX－ EMIN)/SC飽和 式中 SC飽和 是飽和時(shí)輸出的數(shù)字量； EMAX和 EMIN分別是系統(tǒng)輸出與擬合直線之間誤差的最大和最小值。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve ACS (Advanced Camera for Surveys)是 2022年 3月安裝到哈勃望遠(yuǎn)鏡上的第三代測(cè)量?jī)x器。 ACS 由三臺(tái)獨(dú)立的相機(jī)構(gòu)成：寬視場(chǎng)相機(jī) (WFC)、高分辨率相機(jī)(HRC)和日盲相機(jī) (SBC)。 這些相機(jī)的性能在發(fā)射前和在軌期間都進(jìn)行了精密的測(cè)量。下面給出寬視場(chǎng)相機(jī) (WFC)發(fā)射前利用光子傳遞曲線方法測(cè)量的結(jié)果。 通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果估算 CCD滿阱電荷為～ 77000e。 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve ACS的寬視場(chǎng)相機(jī) (WFC)性能測(cè)試結(jié)果，使用方法：光子傳遞曲線法。測(cè)試溫度：－ 79176。 C。 放大器 Gain=1 Gain=2 Gain=4 A +/ +/ +/ B +/ +/ +/ C +/ +/ +/ D +/ +/ +/ 平均 +/ +/ +/ 對(duì)應(yīng)四個(gè)放大器的系統(tǒng)增益，單位： e/ADU 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve ACS的寬視場(chǎng)相機(jī) (WFC)性能測(cè)試結(jié)果，使用方法：光子傳遞曲線法。測(cè)試溫度：－ 79176。 C。 對(duì)應(yīng)四個(gè)放大器的系統(tǒng)噪聲，單位： e 放大器 Gain=1 Gain=2 Gain=4 A +/ +/ +/ B +/ +/ +/ C +/ +/ +/ D +/ +/ +/ 平均 +/ +/ +/ 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 增益 g=1 e/ADU 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線 Photon Transfer Curve 增益 g=2 e/ADU 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 CCD成像系統(tǒng)的光子傳遞曲線
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