低照度环境下工业CCD相机的性能提升策略

来源：艾博纳微纳米科技（江苏）有限责任公司 2025年04月07日 09:41

　　在工业检测中，低照度环境（如夜间监控、微光生产线）对CCD相机的成像质量提出严峻挑战。针对这一需求，需从硬件、算法与系统优化三方面制定提升策略：

　　一、硬件优化

　　增益控制

　　通过电子增益（EG）或模拟增益（AG）放大微弱信号，但需平衡噪声放大问题。建议采用分段增益策略，在低照度下优先启用高灵敏度模式。

　　大像素设计

　　增大单个像素面积（如从3μm提升至5μm），提升光子捕获效率，降低噪声基底。

　　背照式传感器

　　采用背照式（BSI）CCD结构，使光线直接照射感光层，减少光损耗，典型提升灵敏度30%以上。

　　二、算法优化

　　多帧降噪（MFNR）

　　通过连续采集多帧图像并叠加平均，有效抑制随机噪声，适用于静态场景。

　　深度学习降噪

　　训练神经网络模型（如U-Net）识别噪声特征，实现实时降噪，同时保留边缘细节。

　　自适应曝光

　　根据场景亮度动态调整曝光时间，避免过曝或欠曝，典型曝光时间范围可扩展至1ms-10s。

　　三、系统集成

　　补光辅助

　　结合红外或近红外光源，提升环境照度，同时采用窄带滤光片减少杂光干扰。

　　温度补偿

　　低照度下暗电流噪声显著增加，需通过半导体恒温器（TEC）稳定传感器温度，降低噪声漂移。

　　通过硬件、算法与系统的协同优化，工业CCD相机在低照度环境下的信噪比可提升20dB以上，动态范围扩展至100dB，满足微光检测需求。

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