摘 要

本文主要论述了基于面阵CCD对于彩色图像的分解与合成，用这种方法对颜色的信息进行识别和处理，利用R（red）、G（green）、B（blue）色品坐标与三基色色彩方程对彩色面阵CCD采集的图像进行分解处理。整个实验由装有相关软件的PC计算机、光电综合实验平台、彩色面阵CCD摄像头构成。CCD相机进行图像采集，通过驱动电路和微处理器进行信号处理，计算机进行数据采集，从而对图像颜色进行分析。再使用三种单色通道对图像进行采集，通过对比发现其中的差异。利用图像的R、G、Ｂ值对杂豆图像进行分析，从杂豆中挑选出红豆的位置。利用颜色平衡功能对图像进行调整和修正。

关键词：彩色面阵CCD，R、G、B三原色亮度组合，色-电信息关系

ABSTRACT

This paper mainly deals with the based on area array CCD for color image decomposition and synthesis, using this method, the color information for recognition and processing, using the R (red), G (green) and B (blue) chromaticity coordinates and trichromatic color equation of color plane array CCD image is divided into the solution. The whole experiment is composed of PC computer, YHACCD- III multifunction tester, color CCD camera. CCD camera for image acquisition, through the drive circuit and microprocessor signal processing, the computer data acquisition, image color analysis. Then use three kinds of monochrome channel for image acquisition, through the comparison of the differences found. The image of the R, G, B value of beans image analysis, choose from the beans in the position of red bean. Image adjustment and correction by using color balance function.

Keywords: CCD, R, G, B color brightness color combination, color-electric information

目 录

摘要 2

ABSTRACT 3

第一章 绪论 5

1.1 CCD简介 5

1.2 CCD发展现状 5

1.3 CCD用于颜色识别的意义 6

第二章 CCD的基本工作原理 8

2.1电荷耦合器件（CCD）的工作原理 8

2.1.1基本组成 8

2.1.2光电荷转移和检测 9

2.1.3转移方式 9

2.2 CCD图像采集传输系统 10

2.2.1CCD图像采集传输系统典型结构 10

2.2.2图像采集系统的典型传输接口 11

2.3CCD特征参数 12

2.4用于彩色信息提取、彩色识别与图像处理的单管CCD彩色摄像机．．． 12

第三章 彩色面阵CCD实验 14

3.1基本彩色图像的分解 14

3.2 单色彩色图像分离杂质 16

3.2.1红豆图像采集 16

3.2.2杂豆图像采集 18

3.3彩色图像简单处理方法 19

3.4实验结论 23

参考文献 25

致谢 26

第一章 绪论

1.1 CCD简介

CCD (Charge Coupled Device，电荷耦合器件)，1970年，美国贝尔实验室的Botly和Smith首先是美国贝尔实验室的Boyle和Smith于19这一器件，这是一种新型的半导体器件。^[1]经过几年的研究之后，创建了一维势阱为基础的非稳态CCD基本理论。CCD可以将光学信号转换为电学信号，存储在MOS结构（金属氧化物半导体）中，在工业生产中可以用于产品质量的检测，在民用方面可以用于分选采集，在军事方面可用红外线成像，用于夜间视物，因此陷阵CCD有着非常广阔的应用前景与发展前景。由于其良好的分辨率，小巧的体积，在世界各国收到普遍的欢迎，也使CCD技术成为当今世界高新技术研究的一大热点。^[2]

1.2 CCD发展现状

美国的RCA公司在1974年首先推出了514×320像素面阵CCD摄像机。随后，美国投入大量人力、物力、财力开展CCD的研究，也因此在世界上保持着领先的地位。随着集成电路，微电子工艺，半导体技术的日趋成熟，可生产体积更小，MOS结构更加紧密的线阵CCD相机，CCD相机灵敏度普遍提高，动态范围逐渐变宽^[3] 。日本索尼公司在1979年研制成功了R、G、B分路彩色摄像机并在之后的一年里推出了单片彩色CCD摄像机。90年代后期，日本公司采用拼接技术成功研发出1638X像元的CCD图像传感器。 ^[4]

国内的CCD发展始于1976年。电子13所和电子44从事CCD信号处理器件和CCD摄像器件的研制，电子从事CCD信号处理电路研制，现在只有电子44剩下一条CCD工艺线可用来研制生产可见光CCD与各个像素的CCD。尽管如此，我国自行研制的第一代普通线阵CCD和第二代CCPD已经成型，面阵CCD也可以进行系列化的生产。^[5]

现今在国内主要有以下几个方面的应用。一、物理空间宽度测量，如长度测量、厚度测量等。二、光学信息的处理：图像识别、光谱能量分析和标识识别。生产过程自动化：工业机器人视觉、焊接自动化焊缝跟踪。军事方面，逐步运用于实战侦查、高速飞行目标轨迹测量等方面。并对现代军事的工程技术有十分重要的意义。此外，我国利用彩色CCD对高温物体的温度场分布进行测量，虽然目前仍处于试验阶段，但是对运动物体的二维或者三维温度场测量有很好的效果。近40年以来,CCD器件的技术及应用取得了巨大的进展,尤其是在非接触测量和图像传感领域发展最为迅速,CCD技术应用的深度也必将越来越大。^[6]

表面沟道和体沟道是CCD常见的两种基本类型。^[7]

CCD广泛用于民用、工业产品。CCD分为两种加工工艺，第一种是CMOS工艺，第二种是TTL工艺，目前市场上一般所说的CCD和CMOS都是CCD，但是加工工艺方面有一定的区别，CMOS工艺的耗电量是微安级，TTL工艺则是毫安级的耗电量，TTL工艺下的CCD成像质量要好于CMOS工艺下生产的CCD 。^[8]

1.3 CCD用于颜色识别的意义

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