全帧CCD相机时间延迟积分模式下的图像缺损

长焦距面阵CCD相机以TDI模式进行动态横向多幅扫描成像时,行转移频率高或者曝光时间长会使图像输出有明显缺损,从而影响图像的判读。为解决这一问题,分析了全帧CCD相机TDI模式的工作原理,分析认为快门曝光过程中CCD存在的无效TDI转移是导致输出图像出现缺损的主要原因。通过实验验证了分析结果,并提出保证CCD曝光过程中TDI转移与机械快门曝光精确同步的方法来消除无效TDI转移。据此设计了光电同步定位法进行曝光控制,并研制了相应的快门光电同步装置。成像实验结果显示,该方法可将图像缺陷区域控制在15列像元内,解决了面阵CCD在TDI模式下输出图像的缺损问题,提高了图像判读精度。

航天遥感TDI CCD相机面阵成像模式的实现

为了解决TDI CCD相机无法利用面阵图像来测量光学系统畸变的问题,提出了一种TDI CCD的面阵工作模式。首先,介绍了TDI CCD的工作原理,分析了TDI CCD工作于面阵模式的条件,然后设计了TDI CCD面阵工作模式的电荷转移时序,阐述了TDI CCD工作在面阵模式时行周期和积分时间的设置方法,并在FPGA内实现了TDI CCD面阵工作模式时序。最后,以积分球作为光源,利用TDI CCD相机成像系统实现了TDI CCD相机的面阵模式成像,并获得了TDI CCD相机的清晰面阵图像。理论分析与实验结果均表明,该方法能获得TDI CCD相机的面阵图像,可为光学系统畸变测量提供必备条件。

渐晕对面阵CCD高温计精度的影响及校正方法

基于面阵CCD(charge coupled device)的高温计由于存在光学系统渐晕,直接测量得到的温度场会发生严重畸变,大大降低了测温精度.因此,根据辐射测温及几何光学理论,建立了基于面阵CCD温度场测量的温度畸变数学模型.分析了光学参数对温度场测量精度的影响,并提出了一种基于图像邻域灰度梯度分布稀疏特性的渐晕系数估计方法.该方法与利用积分球标定方法相比,其渐晕系数估计的最大绝对误差为0.052,且其有效性在铸坯表面温度场校正实验中得到了进一步验证.

中阶梯光栅光谱仪CCD相机的设计

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围。然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件。最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试。结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线。该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求。

鄱阳湖HJ卫星CCD影像水面覆盖时空动态变化研究

鄱阳湖作为典型的吞吐性通江湖泊,获取其高动态的水面覆盖变化格局信息具有重要意义.为适应鄱阳湖区水体覆盖类型复杂的特点,尝试利用大气校正有效剔除影像信号中的瑞利散射,并设计了近红外反射率(ρrc(NIR))与绿光/近红外反射率比(ρrc(Green)/ρrc(NIR))相结合的水体提取方法,有效地改善了影像水体的提取精度.利用2008年9月～2011年12月151景无云HJ-1A/1B卫星CCD传感器数据,通过改进后的新方法高精度地提取了水体覆盖信息.在此基础上,利用时空分析方法动态分析了鄱阳湖近年来水面变化的季节性特征与年际变化特征.研究结果能够为湖区旱涝灾害监测、调洪等提供科学依据.

可见光面阵CCD响应非均匀性的检测与校正

通过分析可见光面阵CCD的响应非均匀性,提出了一种适用于所有面阵CCD的响应非均匀性检测系统。利用该检测系统对全帧型面阵CCD485进行了辐射定标,建立了面阵CCD485数字图像的灰度值和积分球出口处辐照度之间的响应关系,并描绘了响应度曲线。从定标采集得到的数字图像可以看出灰度值有明显的跳跃,响应非均匀性已经超过了5%,在微光拍照时将严重影响成像的质量,所以必须进行校正。根据面阵CCD响应度曲线来选择非均匀性校正算法,考虑到面阵CCD485的响应度为线性,这里采用了两点校正算法,求出面阵CCD各个像元的校正因子(增益和偏置),并存储到校正矩阵中,通过乘积加法运算把各个像元的信号校正成面阵CCD的平均信号值。实验结果表明,两点校正算法使面阵CCD485的响应非均匀性降低到原来的1/10左右,是一种实用有效的校正方法。

面阵CCD高精度测量技术的应用

利用高分辨率面阵 CCD,提出一种新的散射均匀光场照明的方法 ,通过边缘检测 ,像素细分技术使测量精度突破像素级限制 ,实测精度为 0 .0 1 mm.同时对影响系统精度的因素进行了分析并给出补偿措施 ,使面阵

用面阵CCD测量不规则平面物体的面积

文中介绍了利用面阵CCD测量不规则平面物体面积的原理和方法。对影响测量精度的各种因素进行了分析 ,比较了利用面阵CCD进行测量和利用线阵CCD进行测量的不同。通过实际测量 ,证明本方法具有测量速度快 ,测量精度高 ,适应性强等特点 ,具有广泛的应用前景。

行间转移型面阵CCD成像系统设计

采用行间转移型面阵CCD KAI-1020作为图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制器,设计并实现了一个完整的成像系统。FPGA产生驱动时序、控制CCD上电顺序、调节曝光时间,并实现数据缓存。CCD模拟视频信号经过预处理,通过同轴电缆传输到CCD专用视频处理器进行相关双采样和模数转换,以10位像素深度输出到FPGA,数字视频信号经过差分芯片驱动以低压差分信号(LVDS)格式输出到数据采集卡。集成化视频处理电路提高了系统的信噪比,改善了成像质量。实验表明,CCD成像系统工作稳定可靠,像素读出时钟为10MHz时,帧频为10帧/s。设计的CCD成像系统性能好、可靠性高、实现周期短,具有很强的可扩展性。

基于LCTF的多光谱面阵CCD相机的辐射定标

基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的多光谱面阵CCD相机是一种新型的多(高)光谱成像系统,它利用液晶的电控双折射效应和偏振光的干涉原理,在面阵CCD上记录任意一个波长的图像信息。由于LCTF和帧转移型面阵CCD工作方式的特殊性,普通的定标方法不能满足遥感应用的精度需求。提出用积分球+标准探测器的定标系统对相机进行性能检测和定标实验,并通过帧转移拖影校正和数据处理算法改进,实现相机绝对辐射定标系数的计算,最后通过外场实验对定标结果的有效性准确性进行验证。实验结果表明,该定标结果准确有效,能够从获取的多光谱图像数据定量地反演出地物真实的辐射信息。该相机辐射定标问题的解决及精度的提高,将有效地提高其图像数据的应用领域。

基于多模光纤传感器的面阵CCD显示匹配技术

传统的面阵CCD图像匹配多采用二维矩阵排列组成光敏区,并通过点对点特征识别约束完成匹配,这种技术在外来光线干扰的环境下存在光学拖影,造成图像识别匹配过程中存在较大误差。提出一种新的多模光纤传感器面阵下的CCD显示匹配方法,通过构建多模光纤场的传输面阵CCD结构模型,描述CCD成像检测过程,采用分段拟合的方式对光学拖影尺寸进行修正,通过信息融合及噪声测量标定方法实现光学成像,计算图像尺寸相关的脉冲数,以此作为匹配过程的约束条件,从而提高面阵CCD图像匹配性能。仿真结果表明,该CCD图像显示匹配算法能提高CCD光敏面上图像的匹配精度,消除光学拖影,算法简单有效,在多模光纤图像传感器设计图像采集和处理中具有较好的应用价值。

行间转移大面阵CCD相机的Smear噪声实时去除

针对面阵CCD成像过程中产生的Smear特有噪声,以行间转移面阵CCD为例,提出了利用行间转移面阵CCD暗像元区域提取Smear的方法。介绍了行间转移面阵CCD的工作原理以及Smear产生机理,分析了Smear噪声的组成,利用相关双采样,哑像元校正等方法消除了Smear中的KTC噪声及暗电流噪声。提出了基于中值的快速均值滤波方法,消除了光粒子散粒噪声。最后,利用差分方法将滤波后的Smear从原始图像数据中减除,并采用双三次插值对消除Smear后的图像区域进行补偿。设计了以现场可编程门阵列+数字信号处理器(FPGA+DSP)为核心处理器件的硬件实时处理系统,当相机工作在最高速工况3 frame/s时,系统可在1.265 ms内完成Smear提取及滤波,消除Smear后的图像区域灰度方差减小了95.34%。经过成像实验验证,该系统集成度高,满足实时需要,彻底消除了Smear噪声。

视频面阵CCD相机多模式成像技术

视频面阵CCD相机已经得到了广泛的应用,为了解决不同的应用对高频率、高分辨率不同的要求等问题,同时扩大其应用范围,提出了一种适用于视频面阵CCD相机的多工作模式成像技术。首先,分析了视频面阵CCD的功能和特点,确定CCD的工作模式;其次,根据这些工作模式确定多模式成像的视频面阵CCD相机的组成;然后,详细阐述了时序驱动电路中工作模式的切换方法;最后,在各种工作模式下对视频面阵CCD相机分别进行了外场成像试验。实验结果表明:视频面阵CCD相机在各种工作模式下的成像效果很好,并且每种工作模式之间的切换时间为2ms,提高了视频面阵CCD相机多工作模式成像方法的有效性和实时性。

基于面阵CCD的大视场在线检测系统研究

设计了一套非接触在线检测系统,该系统基于近景摄影测量原理,与传统测量方法相比,它可以对大视场内多目标同时进行检测。对CCD像机进行精密标定,利用光线束平差原理求解空间坐标,采用亚像素技术处理图像以及同名像点匹配等技术的运用,大大提高了检测精度。系统单幅拍摄线视场为141 mm,最终可以检测500mm×500 mm范围内的目标,空间坐标检测精度优于0.03 mm。该系统可应用于工业现场检测等众多相关领域。

用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统

采用面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统。成像系统对两片面阵CCD进行光学拼接,使其完全共面,从而保证在目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求。在介绍面阵CCD ICX415AL的结构和特点的基础上,完成了ICX415AL的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。为了获得好的成像质量,对所设计的系统进行了辐射定标。根据文中的定标实验数据,确定了最佳的动态范围和工作点。实验结果表明:在曝光时间为0.192~0.72 ms时,成像系统工作正常,在曝光时间为0.32 ms时,成像系统动态范围最大。整个系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。

基于面阵CCD拼接的动态目标成像系统

采用面阵CCD作为光电成像元件,设计了一种用于动态目标跟踪的新型面阵CCD成像系统。利用分光棱镜的分光效应,将两片CCD分别放置在空间分离的两个像平面上,从而保证在目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求。整个系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器件,利用FPGA片上RAM实现两路图像的缓存与合成,合成图像输出延迟仅为32μs,满足实时跟踪的需要。依据系统辐射定标数据,通过变换增益和偏置实现CCD光电响应度的调整,消除了两幅图像拼接处的接缝。

基于面阵CCD和小波变换的航空相机自动调焦研究

分析了线阵CCD交汇测量的工作原理和在最优化结构布局条件下系统的工作特点。提出了一种利用面阵CCD和小波变换理论测量航空相机摄影高度并自动完成相机调焦的方法。给出了实测系统的设计方案。结果表明 ,利用面阵CCD图像小波变换后的边缘特征 ,可自动确定航空相机的摄影距离 ,并能实现相机的自动调焦 ;通过改变CCD中心区域的大小 。

基于FPGA的全帧型面阵CCD驱动时序设计

在介绍全帧型面阵CCD的结构和特点的基础上,分析了该类型CCD的驱动信号和时序,并针对CCD442A型CCD设计出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的全帧型面阵CCD驱动时序。采用集成开发环境和自上而下的模块化设计方法,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。

不规则形体面积的CCD测量研究

不规则的薄的形体，其面积的测量比较复杂，通常在要求快速性的情况下，往往无能为力。本文介绍一种应用线阵ＣＣＤ测量面积的原理和方法，由单片机实现数据的采集、处理和测量过程的控制，简化对不规则形体面积的分割、积算过程。研究表明，测量精度得到提高，测量效率成倍增加。适合各种场合的面积测量。

帧转移型面阵CCD驱动电路的设计

采用帧转移型面阵CCD FT18作为传感器件,设计了一种高帧频大面阵CCD驱动电路。这种高速驱动电路能够保证在跟踪视频不变的情况下增加成像系统的视场角,满足了大视场搜索目标的要求。在介绍面阵CCD FT18的结构和特点的基础上,完成了FT18的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。对系统进行了辐射定标,定标实验数据表明,当CCD积分时间为0.32 ms时,CCD响应度为线性,验证了驱动电路工作正常。整个系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。