广东2022中职 《传感器及应用（电类）》 模块九 图像检测 课件

2023/1/24 模块九 图像检测 视觉获取的信息占人类所能获得信息总量的80%以上，作为视觉的延伸，图像检测因而在工业、农业和日常生活中发挥出越来越重要的作用。 2023/1/24 模块九 图像检测 课题一 固态图像传感器 课题二 光纤图像传感器 课题三 红外图像传感器 2023/1/24 课题一 固态图像传感器 [任务导入] 数码相机以其高质量的拍摄效果和方便的图像处理将人们带入了电子相册时代。 数码相机工作原理为：外界景物发射或反射的光线通过镜头传播到相机内部的图像传感器上，使用者按动电门，取景器电路锁定信号，彩色图像传感器于是将感应到的光线强弱转换为连续的电信号输出，变换成数字信号后存储到存储卡中。 2023/1/24 2023/1/24 作为感官的图像传感器起到至关重要的作用。因此选择何种功能、何种型号的传感器，保证在大众可接受的价格范围内力求“明察秋毫”是需要认真研究的课题。 本课题任务： 在学习图像检测基本概念的基础上，了解数码产品中图像传感器的工作原理及使用方法。 2023/1/24 ◆ 知识点 ¤　学习图像检测的基本概念 ¤　掌握固态图像传感器的分类及电荷耦合器件的原理 ¤　学习各种固态图像传感器的结构和使用场合 ◆ 技能点 ¤　图像传感器的选用方法 2023/1/24 一、图像检测基础知识 1. 图像检测系统组成 图像检测系统是采用图像传感器摄取图像，利用转换电路将其转化为数字信号，再用计算机软硬件对信号进行处理得到需要的最终图像或通过识别、计算后获取进一步信息的检测系统。 图像传感器 是“光→电”转换关键环节 2023/1/24 2. 图像传感器 图像传感器是利用 光敏元器件 的光-电转换功能，将元器件感光面上感受到的光线图像转换为成一定比例关系的电信号并作相应处理后输出的功能器件。它能够实现图像信息的获取、转换和视觉功能的扩展。 随着图像检测对图像传感器要求的增强和专门化，图像传感器的结构和功能呈现出较大差别。既有结构简单、芯片级的固态图像传感器，也有功能完善、应用级的光纤图像、红外线图像传感器以及机器视觉传感器等. 2023/1/24 二、固态图像传感器 固态图像传感器要求具有两个基本功能： —是具有把光信号转换为电信号的作用； 二是具有将平面图像上的像素进行点阵取样，并将其按时间取出的扫描作用。 目前主要分为三类： （1）电荷耦合式图象传感器（CCD）； （2）CMOS图象传感器； （3）接触式影像传感器（CIS）。 前两种类型占据市场主流。 2023/1/24 2023/1/24 1、CCD图像传感器 CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。 CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。 2023/1/24 （1）电荷耦合器件 电荷耦合器件是一种在大规模集成电路技术发展的基础上产生的，具有存储、转移并读出信号电荷功能的半导体功能器件，其基本组成部分是MOS电容（光敏元)和读出移位寄存器。 一个完整的CCD器件由光敏元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。 2023/1/24 在P型半导体基片上形成一层氧化物，在氧化物上再沉积出一层金属电极，从而形成一种金属电极-半导体氧化物-半导体的结构，即MOS电容。 这种MOS电容称为MOS光敏电容，或称像素。一般在半导体硅片上制有几百、上千个相互独立的MOS电容，它们按线阵或面阵有规则地排列。 2023/1/24 MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片 CCD光敏元显微照片 CCD读出移位寄存器的数据面显微照片 彩色CCD显微照片（放大7000倍） 2023/1/24 （2）CCD的基本工作原理 CCD工作时，在设定的积分时间内，光敏元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏元的电荷量。 取样结束后，各光敏元的电荷在转移栅信号