實驗原理:
1. CCD影像感測器
CCD(Charge-Coupled Device)—電荷藕合元件，是一種矽基固態影像感測元件。該元件是利用半導體的技術累積成二維面形的陣列，因其乃一為具高密度像素(pixel)，具有高解析度及高感度之特性的固態影像感測器的諸多優良特性，使得它倍受矚目，並成為影像定量取得系統應用上必備元件。依感光頻譜區分，則有可見光，紅外光，X射線 …等區別。一般我們常用的多為可見光CCD影像感測元件主要優點有：
(1) 高解析度(High Resolution)
像點的大小為μm級，可偵測及識別精細物體，提高CCD攝影機影像品質。從早期一寸、1/2寸、2/3寸、到目前1/4寸，像素數目從原來25萬點增加到現在的30~40萬點。
(2) 低雜訊(Low Noise)，高敏感度
CCD具有很低的讀出雜訊和暗流雜訊(dark current noise)，因此提高了訊號雜信比(signal to noise ratio SNR)。又具高敏感度(sensitivity)，很低光度的被照體也能偵測到，其訊號不會被掩蓋，使CCD攝影機的應用可從白天擴充到夜晚，較不受天候拘束。
(3)動態範圍廣(High Dynamic Range)
可同時偵測及分辦強光和弱光，提高系統的環境使用範圍。不因環境亮度差異大而造成信號反差現象。
(4) 良好的線性特性曲線(Linearity)
入射光源強度和輸出訊號大小成良好的正比關係，輸出信號的大小變化能依原來物體亮度大小變化，使物體資訊不致損失，降低信號補償處理成本。
(5) 高光子轉換效率(High Quantum Efficiency)
很微弱的入射光照射在感測器上，都能被記錄下來。如果配合影像增強管及投光器，即使在非常黑暗的夜晚位在很遠地方的景物仍然還可以偵測得到。
(6) 大面積偵測(Large Field of View)
利用半導體技術可製造大面積的CCD晶片，含有百萬像素，長寬約為兩吋，可作為一面積曝光，其應用為取代傳統底片，作為電子照相機之取像元件。
(7) 光譜響應廣(Broad Spectral Response)
能偵測很寬波長範圍的光，增加系統使用彈性，擴大系統應用領域。
(8) 低影像失真(Low Image Distortion)
使用CCD感測器，其影像處理不會像使用影像收集管(image pickup tube)時，有失真的情形，使原物體資訊忠實反應。
(9) 體積小、重量輕
CCD攝相機體積小且重量輕，可容易的裝置在人造衛星及各式導航系統上。
(10) 低秏電力，不受強電磁場影響。
(11) 電荷傳輸效率
該效率係數影響信號雜信比、解像率，故電荷傳輸效率不佳，影像將變較模糊。
(12) 大量生產，品質穩定，堅固，不易老化，使用方便及保養容易。
2. 降低擷取影像之雜訊
將影像的信號雜訊比提高，可使信號對雜訊產生較高的免疫力。通常所使用的方法為多次取像後求其平均值，將可提高所取影像的信號雜訊比。其理論簡述如下：
Gi(x,y)=S(x,y)+Ni(x,y)
其中Gi(x,y)代表第i次取像在(x,y)點素上之灰度值，S(x,y)代表影像信號值，Ni(x,y)代表隨機雜訊。
ε{Ni (x,y)}=0
ε{ }表示期望運算子(expectation operation)
ε{Ni (x,y)} 表示第i次取像之暫體(the ith ensemble)雜訊平均值
Noise
之有效值
影像之SNR信號雜訊比(signal noise ratio)
如果取n次影像來平均
i.e. 
其中G’(x,y)為n次取像之平均值。
將影像取n次後的平均值將可提高信號雜訊比至
倍。所以只多取幾次影像再加以平均便可以得到雜訊較小的影像。
