科學的成像系統(tǒng)的一個重要特性是響應于入射光的線性度 ，特別是當應用于定量光度分析。 在采用電荷耦合器件（CCD）傳感器的數(shù)碼相機的系統(tǒng)中，CCD的基本功能是將光子攜帶的圖像信息轉換成電子信號。 數(shù)字化后，信號輸出*好應線性正比于入射的光傳感器上的量。

有關的光子入射到傳感器和數(shù)字輸出的數(shù)目的傳遞函數(shù)是由多級過程，開始于在有源像素區(qū)域的創(chuàng)建和電荷載流子（電子 - 空穴對）轉移，隨后轉化的確定電子從電荷域變換到電壓域作為一個放大的電壓信號。 通過一系列的處理步驟的該模擬信號通過，并*終被數(shù)字化顯示，圖象處理，和存儲之前被進一步放大。 用適當?shù)脑O備設計，傳遞函數(shù)的結果在*終的數(shù)字化的輸出信號相對于入射的光量在CCD上，使得所述輸出信號是等于光子輸入乘以一個比例常數(shù)的線性變化。

在各廠商用來測量和報告的CCD線性度的方法存在顯著差異。 一種常用技術，以評估線性是根據(jù)測得的輸出信號的一個圖形化的情節(jié)作為曝光時間的函數(shù)，延伸至滿阱容量的設備（由勢阱或像素持有的電子的數(shù)量;也稱為線性滿井 ）。 本說明書中可被定義為從線性偏差相比，在全井條件下得到的*大信號強度的百分比。注意，相同的測量可通過不同的制造商被報告為線性或非線性 。

從線性偏差的計算開始的信號電平與曝光（積分）時間的情節(jié)。 的信號電平通常被指定為數(shù)字的計數(shù)，或作為相對數(shù)字號碼（DN）或“ADC單元”（ADU），它是由模擬-數(shù)字轉換器，它正比于電壓值輸出。 圖1說明了這種類型的用于高性能CCD線性度曲線。 線性*小二乘回歸分析擬合的數(shù)據(jù)，并用于從所計算的*佳擬合線的每個數(shù)據(jù)點的偏差，以便確定*大正，負偏差值來確定。 的非線性，以百分比計算如下，其中*值同時用于偏差的*大值：

相機系統(tǒng)的線性度由CCD本身，以及其它電子元件中的信號處理鏈，與模擬 - 數(shù)字轉換器的*終決定。 實際上，任何非線性表示在具有信號電平在相機的增益常數(shù)的變化。 定量成像操作，比如算術比率測定，線性變換，描影修正，以及其它處理的算法依賴于*信號的測量，并且要求有是相機的增益和信號強度之間沒有顯著相互依存關系。 高性能的CCD成像系統(tǒng)表現(xiàn)出非常良好的線性關系相比，大多數(shù)其他成像傳感器，包括薄膜，攝像機管，和視頻CCD相機，其可以由幾個％的偏離線性度寬信號范圍。 用于科學利用CCD相機通常具有在百分之一以上的4個或5個數(shù)量級的信號范圍零點幾秒的范圍內非線性值。 從線性偏差通常是恒定的，并且如果充分表征的非線性可以通過查找表來校正到小于十分之一的百分比的值。

雖然CCD傳感器以線性方式在很寬的動態(tài)范圍，當在高平均光照強度都達到滿井情況做出響應，一個非線性響應，通常觀察到的。 需要注意的是良好的線性度可能*過全井延伸在所述圖象場的一個小的區(qū)域過度曝光，而是由較低的平均亮度電平所包圍的情況。 如果整體照明足夠亮，CCD響應變得非線性和飽和時，伴隨著綻放（從像素*過全阱容量充電溢出）在整個陣列。 當增加強度產生在記錄的信號沒有進一步的變化飽和度存在。 與整個像素陣列上過度的平均強度，非線性響應和全井容量的發(fā)作發(fā)生在相同的信號電平。

取決于傳感器的特性，非線性響應也可能導致在非常低的照明水平，并且在原則上，在非線性區(qū)域中的反應可以在必要時進行校正。 *好的做法，但是，是為了限制暴露于線性度被使用的特定傳感器的區(qū)域中，由于飽和的發(fā)作可以是快速且難以預測。 其中，可采取避免CCD飽和的高照度條件下的措施是捕獲幾個較短的曝光是在持續(xù)時間為所需的較長的積分間隔相等的。 多個短曝光圖像可以在加工過程中進行組合，盡管在某些應用中必須考慮到的相比，單次曝光的整合在一個較長的時間間隔短相結合的風險為準不同的信號 - 噪聲因素的影響。