题目：细胞图像获取装置噪声抑制技术研究

随着空间生物医学的发展，生物荧光细胞观察已经成为一种重要的研究手段。通过荧光技术的使用，系统的照明光强度要求相对降低，减少了细胞的光损伤。同时，在微光条件下，对CCD图像传感器噪声抑制技术的要求也随之提高。CCD图像传感器的噪声与其工作环境温度关系紧密。一般而言，其工作环境温度每提升6℃左右，噪声增加一个数量级。利用这一特性，制冷CCD采用可工作于低温环境的CCD传感器，通过使用小型化制冷技术，提高输出图像质量。本文将介绍针对细胞荧光观察的需求所研制的一种制冷CCD成像系统。论文完成的主要工作包括：1. 根据制冷腔体散热、光学等方面要求，设计了一种制冷腔体结构。基于传热学基本原理，从热传导和散热效率两个角度对制冷腔体进行热交换理论计算。根据计算结果，设计热传导路径，并采取多种措施尽量避免热量回流。通过Qfin散热软件仿真腔体结构散热情况，仿真结果表明腔体结构满足设计要求。根据Qfin软件对腔体结构散热进一步的优化结果，利用Pro/E软件完成制冷腔体具体的各个零件机械结构设计和组装。2. 针对制冷系统降温幅度和精度两方面要求，设计了一种温度控制电路。采用集成测温探头AD590实时获取制冷腔体内的温度信号，经过12位AD芯片转换，由单片机进行温度计算，并利用增量式温度控制算法对半导体制冷片的工作电流和散热风扇进行控制。实验结果表明，系统可以使CCD芯片工作温度降低40℃，并保证温度控制稳定度在±0.1℃温度范围内。3. 利用基于相关检测理论的针对制冷CCD成像系统噪声分析的方法，计算图像相关噪声。该方法只需对同一景物连续拍摄两帧图像就可以快速计算出成像系统的噪声，可实现对成像系统噪声的连续实时测量。实验结果表明，降低CCD图像传感器工作温度有益于抑制CCD噪声，提高输出图像的质量。