Etude et realisation d'une camera video numerique 50 images par seconde a grande resolution spatiale (512 x 512 pixels) et a dynamique elevee (12 bits) mettant en oeuvre un circuit specifique de reduction du bruit de fond

Study and realization of a large spatial resolution (512 x 512 pixels) high dynamic (12 bits) numerical ccd video camera operating at 50 frames per second and putting forward a specific background noise reduction device

• Auteur / Autrice : NEJIB HASSEN
• Direction : B. CUNIN, A. GOLTZENE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Nous discutons, dans cette these, de l'etude et de la realisation d'une camera ccd video numerique fonctionnant a une cadence de 50 images par seconde, a grande resolution spatiale (512 x 512 pixels) et a dynamique elevee. Au cours de cette realisation, nous avons etudie theoriquement le fonctionnement du capteur ccd associe a ses principaux elements de commande et de controle tels que le sequenceur et les adaptateurs de niveaux. Apres une analyse des sources de bruit dans les capteurs ccd, nous detaillons les techniques propres a reduire les bruits preponderants qui sont le bruit de prechargement de la diode (de reset) et le bruit en 1/f des amplificateurs de sortie. La methode retenue est celle du filtre a ligne a retard rds qui a permis d'ameliorer la dynamique de la camera d'environ 7,5 db. Elle presente l'avantage d'etre simple et peut donc etre implantee dans des cameras rapides fonctionnant a des frequences pixels de 20 mhz et plus, si les circuits de commande le permettent. Par ailleurs, nous avons etudie la linearite de l'etage de lecture et determine les differents parametres dont elle depend. Cette caracteristique a ete amelioree en utilisant une charge active pour l'amplificateur de sortie. Dans ces conditions, l'erreur de non-linearite est inferieure au pas de quantification d'un codage sur 11 bits. Nous decrivons, ensuite, la chaine de traitement analogique-numerique. Elle met en uvre le circuit de filtrage rds, un echantillonnage sur 12 bits ainsi qu'une boucle de regulation du niveau de noir. Enfin, ce travail est complete par une partie experimentale qui utilise un dispositif d'acquisition a architecture vme. Ce systeme nous a permis de caracteriser la camera: nous avons mesure la reponse radiometrique en faisant varier le temps d'integration des charges et la valeur efficace du bruit avec, ou sans, filtrage rds