电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)是目前摄像机常用的图像传感器。随着CCD技术的不断发展和应用，人们对CCD的性能和数字化提出了更高的要求。对于CCD器件的开发和使用，使得CCD器件的性能得到进一步增强和改进是研究者永恒的课题，具体体现在以下几个方面：使器件的工作的速度更快；动态范围更宽；在单个器件上集成更多的像素；噪声更低等。这些研究课题不会因为某个人做过类似的研究就使新的研究没有意义。人们永远需要更快的器件，更宽的动态范围，更多的像素和更低的噪声。

1 CCD成像器件的概念及其分类

电荷耦合器件是一种金属-氧化物-半导体结构的新型器件，其基本结构是一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。通常这种电信号是符合电视标准的视频信号，可在电视屏幕上复原成物体的可见光像，也可以将信号存储在磁带机内，或输入计算机，进行图像增强、识别、存储等处理。因此，CCD器件是一种理想的摄像器件。

普通的科学CCD器件在微光下探测能力受到限制，不适合微光成像。随着光电成像技术的发展，出现以下几种微光CCD成像器件：增强型CCD(ICCD)，电子轰击CCD(EBCCD)和电子倍增CCD(EMCCD)。

2 CCD成像器件的噪声分析

电荷耦合器件(CCD)已经普遍应用于科学成像。它在成像方面有如下几方面优势：

(1)具有比其他可用探测器更高、更宽的量子效率；

(2)仅由像素大小决定的很高分辨率；

(3)实际上没有串扰和像晕圈的分辨缺陷。

但是不管在什么样的情况下，信号出现时总是有噪声相伴随的，当然用CCD成像耦合器件也不例外。噪声是决定画质的重要因素。

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号，其中夹杂着各种噪声和干扰，而噪声会影响CCD成像器件探测微弱光的能力。

对于光电器件来说，其能否探测到足够小的辐射功率，是至关重要的问题。所以一般都把最小可探测辐射功率列为一切光电探测器件的重要参数。定义Pmin为当输出信号电压等于输出噪声电压均方根值时的探测器入射辐射功率。因此可得入射辐射功率为：



式中：P为入射辐射功率；un为噪声电压均方值；Us为输出信号电压；Pmin为最小可探测功率。Pmin越小，器件的探测能力越强，也就是探测微弱光的能力越强。由式(1)可知，在输出信号电压一定的情况下，噪声un越小，Pmin就越小。器件探测微弱光的能力也就越强。因此，对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下，尽可能地消除噪声和干扰，以提高信噪比，获取高质量的图像。为此，必须对CCD噪声的种类、特性有所了解，针对各种噪声进行相应的去噪处理。所以对CCD成像器件噪声部分的研究，有利于提高CCD成像器件的分辨率，也能提高探测微弱光的能力。

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