CCD相機按照其應用領域不同，分為工業(yè)相機以及科學級相機兩大種。目前，CCD相機主要應用與生物科學、天文學、化學成像、生物成像、熒光纖維成像、高速攝影等領域。

CCD相機的圖像采集

　　CCD相機的核心是電荷耦合器件(CCD芯片)，分為線陣CCD和面陣CCD兩種。面陣CCD又分為三種類型，分別為行間轉移(IT)型，幀間轉移行(FT)和行幀間轉移型(FIT)。目前常用的CCD類型為行間轉移(IT)型，其圖像采集分為四個步驟：①信號產(chǎn)生與積分;②信號垂直轉移;③信號水平轉移;④信號檢測與圖像生成。

　　CCD相機有兩種圖像采集模式，一種是軟觸發(fā)采集，另一種是外部信號觸發(fā)采集。軟觸發(fā)模式由控制軟件發(fā)出觸發(fā)指令，然后進行圖像采集。外部信號觸發(fā)采集模式是由外部信號發(fā)生器向CCD相機發(fā)送觸發(fā)采集信號，CCD相機生成圖像，然后控制軟件從CCD相機中采集圖像。

CCD相機可用與可靠性因子

　　通過CCD相機進行單次或連續(xù)圖像采集，要求采集的圖像清晰，連續(xù)采集過程中盡量不丟幀，為后續(xù)的圖像處理提供高質量的圖像。在實驗室測試及實際應用中，發(fā)現(xiàn)影響主要因子有：

　　1、CCD相機連接：

　　CCD相機連上網(wǎng)絡并正確配置后，通過生產(chǎn)廠商提供的軟件接口，能夠連接到CCD相機，同時也能斷開相機連接。如果CCD相機不能正常斷開，則可能影響下一次連接。

　　2、CCD圖像采集：

　　圖像采集有兩種模式，一種是軟觸發(fā)圖像采集，另一種是外部信號觸發(fā)圖像采集。軟觸發(fā)采集用于單個相機的單次或者連續(xù)采集。而外部信號觸發(fā)采集多用于多個相機同步采集。

　　3、芯片損壞：

　　當CCD芯片局部損壞時，因為CCD的串擾效應，采集的圖像中會出現(xiàn)貫穿整張圖片的白色豎狀帶，極端情況下，采集的整幅圖像全部為白色。

　　4、圖像清晰度：

　　CCD相機拍攝設固定距離的標定物，要求能夠采集到邊緣清晰的圖像，如果圖片不清晰，將會影響圖像處理的計算精度，需要通過調(diào)整鏡頭的焦距等方式使采集的圖片清晰。

　　5、連續(xù)采集丟幀：

　　連續(xù)采集在軟觸發(fā)和外部信號觸發(fā)兩種模式下進行。CCD相機在連續(xù)采集時，因自身的圖像采集機制，外部干擾，網(wǎng)路狀況等原因將可能出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象，頻繁丟幀將影響圖像處理。

　　6、圖像數(shù)據(jù)缺失：

　　圖像數(shù)據(jù)缺失一般情況為局部數(shù)據(jù)缺失，極端情況下可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)全部丟失。引起數(shù)據(jù)缺失的一種可能原因是觸發(fā)采集信號與圖像采集操作之間的時間間隔過短，CCD相機的緩沖區(qū)中圖像數(shù)據(jù)還未完全生成，數(shù)據(jù)就被采集輸出，從而圖像出現(xiàn)缺損。根據(jù)CCD相機的圖像形成機制，數(shù)據(jù)缺失的圖片將會在圖像中出現(xiàn)橫穿圖片的黑色條狀帶，極端情況下，如果數(shù)據(jù)全部丟失，則產(chǎn)生的整個圖片像素全部為黑色。

　　上述的影響因子可以分為兩大類別，一種是影響到CCD的使用，使CCD不能正常使用或者CCD采集的圖像達不到使用的要求，將該類因子稱為可用影響因子。另一種是影響到CCD可靠性，因子的影響是規(guī)律性或者是隨機性的，狀態(tài)不會持續(xù)保持，不會嚴重影響系統(tǒng)的使用，但是會降低系統(tǒng)的可靠性，將該類因子稱為可靠性影響因子。

CCD相機影響因子的測試

　　影響因子的特性和分類，測試分為兩個部分，CCD相機可用測試和可靠性測試?？捎脺y試可以看成是可靠性測試的預處理過程。只有在CCD相機可用的情況下才進行可靠性測試。

　　CCD相機可用測試：

　　可用測試是測試相機能否正常連接，能否正常采集圖像，芯片是否損壞以及圖像是否清晰。如果測試的因子正常，則因子狀態(tài)為1，否則因子的狀態(tài)為0。當4個可用影響因子狀態(tài)都為1時，才能保證CCD相機可用。對于相機連接和圖像采集，測試方法比較簡單，而芯片損壞測試與圖像清晰度判定，則需要根據(jù)具體應用的特點設計相應的測試方法。

　　1、CCD相機連接與圖像采集測試測試

　　CCD相機能否正常連接，調(diào)用CCD相機廠商提供的接口程序和庫函數(shù)，執(zhí)行N次連接CCD相機操作，根據(jù)函數(shù)返回狀態(tài)判定CCD能否正常連接，如果能夠正常連接，則狀態(tài)為1，否則為0。

　　CCD相機圖像采集測試時，在軟觸發(fā)采集以及外部信號觸發(fā)采集模式下，調(diào)用接口程序和庫函數(shù)，連續(xù)進行N次圖像采集，兩種模式下都能夠采集到圖片，則狀態(tài)為1，否則為0。

　　2、CCD相機芯片損壞檢測

　　CCD芯片損壞時，因為串擾效應，將會在圖像中出現(xiàn)貫穿整張圖片的白色豎狀帶，根據(jù)白色豎狀帶形成的原理，結合圖像掃描的思想，提出了一種檢測算法。算法的思想是，選擇圖像中一定數(shù)量的行進行掃描，記錄每次行掃描Z左和Z右白色的像素點的列值，然后用所有Z右白色像素點的Z左點的列值減去所有Z左白色像素點的Z右點的列值，如果差值小于0，表示不存在白色豎亮線，反之則存在。

　　3、CCD相機圖像清晰度判定

　　CCD相機圖像清晰度判定可通過觀察的方式進行判斷，也可以通過圖像清晰度判定算法進行檢測，即主觀評價法和客觀評價法。

　　主觀評價法是觀察者根據(jù)事先規(guī)定的法則和主觀經(jīng)驗給出圖像清晰度的評價，該方法可以比較好地評價圖像的清晰度，但是不能應用于CCD相機自動測試。

　　客觀評價法分為有參考評價與無參考評價，有參考評價是使用參考圖像的全部數(shù)據(jù)或部分特征與被測的圖像進行比較來進行評價。無參考評價是無法獲得參考圖像或很難獲得參考圖像的情況下，對被測圖像進行評價，如CCD相機成像系統(tǒng)，用戶終端系統(tǒng)。

　　CCD相機可靠性測試：

　　CCD相機可靠性測試是測試采集丟幀率和圖像數(shù)據(jù)丟失率。丟幀率測試比較簡單，調(diào)用圖像采集接口函數(shù)進行圖像采集，統(tǒng)計未采集到圖像的次數(shù)即可。而對于圖像數(shù)據(jù)丟失率，則需要根據(jù)具體的應用設計相應的圖像數(shù)據(jù)丟失判定方法進行檢測。

　　1、CCD相機圖像丟幀率測試

　　在軟觸發(fā)模式下，以隨機時間間隔與等時間間隔的方式分別采集M1張圖片，記錄丟幀數(shù)量Ls。在外部觸發(fā)模式下，以隨機時間間隔與等時間間隔的方式分別采集M2張圖片，記錄圖像丟幀數(shù)量Lo，然后分別計算軟觸發(fā)丟幀率Ps=Ls/2M1和外部信號觸發(fā)丟幀率Po=Lo/2M2，Z后計算平均丟幀率Pc=(Ps+Po)/2。

　　2、CCD相機圖像數(shù)據(jù)丟失率測試

　　以隨機時間間隔的方式，連續(xù)采集M3張圖片，記錄數(shù)據(jù)丟失的圖片數(shù)量N3，然后計算數(shù)據(jù)丟失率Pl=N3/M3。CCD相機圖像采集出現(xiàn)局部數(shù)據(jù)丟失時，在圖像中會出現(xiàn)貫穿圖像的橫向黑色條狀帶。