14、固态图像传感与数字成像系统的几何校准

固态图像传感与数字成像系统的几何校准

1. 固态图像传感

1.1 电荷检测电路

电荷检测电路在固态图像传感中十分重要。有一种电荷检测电路，通过保持光电二极管电压恒定，能提供高光电检测线性度。若将反馈电容替换为电阻，就会形成所谓的跨阻放大器，它能将光电流转换为成比例的电压，且线性度极高。在一定范围内，非线性可能达到几个百分点。若要实现高度线性的测量，就必须使用合适的电子电荷检测电路，使输入电压保持恒定。不过，这种电荷检测电路需要一定的硅片空间。以目前的半导体技术，像素变得很大，用这种技术仅实现了一维阵列，在图像传感器的每个像素中实现这样的电荷检测器还不现实。因此，对于要求亚百分比线性度的光学计量图像传感应用，必须依靠精确校准和片外数字校正技术。

1.2 图像传感器的发展与应用

大约十年前，一些研究人员开始利用现代硅基半导体技术提供的一项令人兴奋的能力，即光敏、模拟和数字电路的单片集成。如今，图像传感器不再局限于获取光学场景，它可以具备定制集成功能，成为许多类型光学测量问题的特定应用关键组件。但在增加定制功能时，并非总是以高度复杂的智能像素形式添加为最优选择。因为功能增加往往意味着像素面积中用于电子电路的比例增大，从而降低光灵敏度。所以，对于每个新的光学测量问题，都需要仔细考虑技术和经济问题。为实现最佳系统解决方案，不仅要考虑智能像素，还可以通过单独的片上或片外电路，或许使用商用电子组件来提供功能。

2. 数字成像系统的几何校准

2.1 校准的必要性

使用数字成像系统进行计量时，校准或检查这些系统是必要的。虽然在许多摄影测量工作中，测量期间同时校准相机是可行的，但在以下情况下，单独校准尤为