电荷耦合器件积分时间对微型成像系统成像质量的影响

在光圈固定的情况下 ,确定合适的积分时间对于提高微型电荷耦合器件 (CCD)成像系统的成像质量 ,增强微型飞行器的侦察能力具有十分重要的意义。本文讨论了决定CCD积分时间的各种因素 ,重点研究了适用于微型飞行器的CCD成像系统的积分时间与像移的关系 ,并进一步推导了计算像移量的相关数学模型。利用该模型对不同积分时间内采集的运动图像进行了像质评价 ,结果表明 ,在保证曝光量的前提下 ,当像移量被限制在 1个像素内时 。

遥感相机中时间延时积分电荷耦合器件积分级数的最优选择

针对时间延时积分电荷耦合器件积分级数对成像质量的影响,提出了一种航天遥感相机中时间延时积分电荷耦合器件积分级数的最优选择方法.构造了典型成像系统的信噪比与积分级数关系模型和调制传递函数与卫星姿态角和积分级数的函数模型;以信噪比和调制传递函数的容许值为约束条件,推导出了任意条件下时间延时积分电荷耦合器件的可选积分级数区间并给出了最优的积分级数解,给出了对应的增益设置指导函数.运用仿真实验对该方法进行验证,并与传统方法进行比较,结果表明:该方法能够选取最优的积分级数,从而获得满足信噪比和调制传递函数指标的最佳成像质量;若该值不存在,依然能获取相对最佳的折中值和视觉效果;同时,本文成像效果优于传统方法.

电子轰击型电荷耦合器件成像过程中的混频现象

本文研究和测量了电子轰击型电荷耦合器件 (EBCCD)的极限分辨力 ,得到了对不同频率条纹的成像规律。当采样频率大于Nyquist极限频率时发生混频现象 ,但仍可能有条纹出现 ,并由频谱分析进行了说明。通过对调制传递函数测量可以看到 ,EBCCD图像传感器对高于Nyquist频率的图案具有一定的传递特性 。

应用于无线传感器的声表面波反射型延迟线的耦合模分析

基于耦合模理论对一种应用于无线传感器的声表面波(SAW)反射型延迟线的性能进行了优化模拟分析。结合混合等效电路模型推导出评价这种器件性能的时域反射系数S_(11)。典型的SAW反射型延迟线包含置于压电基片之上的一个换能器与沿声波传播方向设置的多个反射器。讨论了器件性能的各种结构性影响因素如换能器结构以及反射器类型等,并以此获得优化的器件设计参数。在理论优化分析的基础上,以41°YX LiNbO_3为压电基片,结合铝电极试验制作了采用单向单相换能器(SPUDT)与3个短路栅反射器的440 MHz SAW反射型延迟线器件,并与理论分析结果予以对比与评价分析。

大视场时间延迟积分电荷耦合器件相机静态传递函数自动测试系统

为了解决大视场时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)相机静态传递函数(TF)测试过程中视场覆盖率不高、测试精度和效率较低等问题,设计了一种全视场静态TF自动测试系统。首先,将整个相机视场以TDI CCD为单元进行划分,移动转台调整TDI CCD对应视场与平行光管的位置关系,计算机接收相机采集的靶标图像,分析靶标图像特征并绘制TF变化曲线,根据TF变化曲线确定每片TDI CCD对应视场的最佳TF测试点,建立位置信息库。然后,计算机根据位置信息自动控制转台,分别移动到每片TDI CCD对应视场的最佳TF测试点,从每片TDI CCD第一个像元开始,以固定步长逐渐向最后一个像元移动,一边移动一边测试TF。最后,绘制大视场TDI CCD相机整个视场的静态TF曲线。实验结果表明:静态TF测试系统覆盖了相机整个视场,测试的静态TF平均值为0.2965,和以前测试方法比较,整个视场的静态TF平均值提高了0.02,同时提高了静态TF测试的精度和效率。

多谱段时间延迟积分电荷耦合器件高速成像系统设计

针对多谱段时间延迟积分电荷耦合器件（TDI—CCD）输出通道多的结构特点和工作频率高的应用要求，提出了一种多谱段TDI—CCD高速成像系统。采用单片可编程逻辑器件作为成像系统的控制核心，实现了视频处理器组的配置与控制以及12路数字视频信号的整合；采用高速集成视频处理器完成模拟输入电荷耦合器件（CCD）信号的视频处理和需精细调整相位的视频处理相关控制信号及水平转移信号的产生；采用高速集成驱动器实现高速低占空比信号的驱动。实验结果表明该系统满足设计要求，在像素时钟为20MHz时工作稳定正常，信噪比大于45dB，动态范围不低于58dB，可同时高速获取分辨率较高的全色图像和光谱信息丰富的多光谱图像。

基于CPLD的线阵CCD光积分时间的自适应调节

在分析SONY公司的ILX5 33K型CCD驱动时序的基础上 ,设计了单片机控制下的光积分时间自适应调节系统 选用CPLD器件作为硬件设计载体 ,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述 采用MAX +PLUSⅡ软件对所做的设计进行了功能仿真 ,并针对ALTERA公司的CPLD器件EP1K5 0进行了RTL级仿真及配置 系统测试表明 。

TDI CCD电荷转移对遥感相机成像质量的影响

由于多相位TDI CCD行间电荷转移引起的像移无法通过光、机、电等方法消除,本文研究了电荷转移对遥感相机成像质量的影响。首先,介绍了推扫式遥感相机的工作原理与前向像移补偿方法。接着根据TDI CCD行间电荷的转移方式,利用脉冲传递函数建立了电荷转移速度模型,并对TDI CCD电荷转移速度与景物像点移动速度进行了比较分析,揭示了TDI CCD电荷转移像移产生的原因。然后,建立了多相位TDI CCD电荷转移像移的调制传递函数,定量给出了二、三、四相位TDI CCD电荷转移像移引起的空间频率对比度损失。最后,搭建测试平台,采用胶片式遥感相机获取了奈奎斯特频率处的靶标图像,其分辨率为60lp/mm,并比较了三、四相位TDI CCD电荷转移像移对靶标分辨率的影响。实验结果表明,提出的电荷转移像移模型与图像实验仿真结果相吻合。

栀子提取物ZG对单纯疱疹病毒1型细胞吸附的影响

采用负染技术,借助高倍电子显微镜观察栀子提取物ZG作用后,病毒颗粒及其病毒吸附蛋白(virus attach-ment protein,VAP)的变化,考察药物是否直接改变或破坏病毒包膜蛋白的结构,使其失去感染性;采用异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)标记病毒,以肝素钠为参照,借助冷却慢扫描电荷耦合器件荧光成象技术,用Aquacomos软件进行图象分析,以探讨栀子提取物ZG不同加药方式对HSV-1吸附量的影响。结果表明栀子提取物ZG对HSV-1包膜表面的VAP无直接破坏作用,不影响病毒对Hep-2细胞的感染性;先加入肝素钠再进行病毒吸附及肝素钠病毒同时加入培养细胞这两种用药方式可明显减少细胞表面病毒的吸附量;栀子提取物ZG各种不同加药方式均能阻止HSV-1对Hep-2细胞表面的吸附,使病毒吸附量减少。

一种空间推扫型光学成像系统几何映射方法

卫星光学遥感器在轨成像会受到颤振的影响,因此图像品质受姿态稳定度的影响很大,而高分辨率图像受到平台误差的影响更加明显。通过研究空间相机的几何模型,提出了一种从地球坐标系到空间光学遥感器坐标系之间的转换关系;分析了在轨卫星的姿态误差和运动源,并在几何模型中加入了内外方位元素特征;然后进行了空间TDICCD相机的成像仿真实验。为了在像面上模拟颤振,分别进行不同模态的颤振仿真,并且对视线范围内多模态综合作用进行仿真。仿真实验是基于三个轴系方向的,并且计算了TDICCD仿真图像的几何畸变量,模型中几何畸变量的测量尺度达到亚像素级,结果有利于指导卫星平台和遥感器的参数设计。

空间相机离轴角引起的积分时间误差分析

光学遥感卫星中空间相机常用的离轴三反光学系统,离轴三反系统能扩大光学系统视场、提高系统调制传递函数(MTF),但是离轴角会带来积分时间不同步的问题,文章对离轴角引起的积分时间不同步而产生的成像品质影响进行了分析。首先对离轴三反光学系统的离轴角建立数学模型后,应用STK软件仿真空间TDICCD相机在不同级数下离轴角带来的摄影点积分时间和星下点积分时间的差异,然后用Matlab编写程序处理得到的不同积分时间的采样点得出结论,离轴角越大,光学系统的传递函数越小,光学相机成像品质越差。在工程应用中,对一个确定离轴角的离轴三反光学系统,通过仿真,对积分时间调整给出了相应设计建议。

多光谱TDICCD航天相机快视一体化地面检测系统设计与实现

针对多光谱时间延迟积分电荷耦合器件(Time Delay Integration Charge Coupled Devices,TDICCD)航天相机的产品研发,提出快视一体化地面检测系统的设计方案,并依托项目实现该设计方案。设计包括主机系统搭建、CXP(CoaXPress)高带宽数传采集卡、测控采集卡、图采测控上位机、光电参数测试、非均匀性校正以及刷新芯片重注等实现。采用一体化设计,所有软硬件全部集成于地检主机系统,方便携带和使用。采用模块化设计方法,使用通用的主机接口,实现多种采集卡在不同主机系统之间交叉使用;使用通用的数据传输接口、RS-422传输接口,使得采集卡不仅适用于本相机的接口协议,也能在修改现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)代码后适用于其他相机。经验证,该地面检测系统能有效完成多光谱TDICCD航天相机的功能测试、光电参数性能测试的要求,为项目顺利进行提供有力保障。

新型光学对中自动测量装置的设计

针对光学对中器采用面阵或者黑白线陈CCD器件作为图像传感器以及其他方面的不足,设计了一种新型光学对中自动测量装置;测量装置由N型自发光目标、光学镜头、彩色线阵CCD、处理电路、FPGA和电源模块组成;利用彩色线阵CCD和N型自发光目标协同工作进行二维位置测量;通过实验验证了该装置在强干扰光时,能区分有用目标信号和干扰信号;论文还介绍了彩色线阵CCD器件的优点和N型自发光目标的尺寸设计;最后,对新型光电对中器的测量精度进行了实验验证和误差分析;实验结果和现有文献结果相对比得出结论:采用彩色线阵CCD器件作图像传感器和N型自发光目标协同工作时,测量结果精确、稳定。

帧转移型CCD图像去smear效应研究

作为无快门CCD的固有缺陷,Smear效应严重影响其在遥感成像探测领域的应用。通过对帧转移型CCD成像过程中smear效应产生机理的分析,提出了一种减小甚至消除smear效应的方法,即下传虚拟参考行法。利用该方法对一台成像光谱仪输出信号进行校正,很好地实现了smear效应影响的消除,从而证明该方法的可行性。同时,也证明了下传虚拟参考行法对其他任何类型CCD的适用性。

一种具有延迟校准功能的可编程多相位时钟电路

基于延迟锁相环原理,提出了一种新型的具有延迟校准功能的可编程多相位时钟电路,能为工作在80MHz的电荷耦合器件信号处理器提供精度高达390ps的时序信号.将主时钟的单周期等分为32份,通过可编程相位组合电路,产生相位及占空比可调的信号,能满足不同电荷耦合器件所需的最优工作时序.传统的延迟锁相环结构随着延迟单元的增加,延迟单元之间不匹配愈加明显,导致输出相位偏离理想位置.引入延迟校准电路可以显著降低相位之间的误差,校准后的多相位时钟信号接入可编程相位组合器进行选择组合,产生所需的高精度时序信号.基于SMIC 0.18μm 3.3VCMOS工艺完成设计,在80MHz主时钟下的后仿真结果表明：电路可产生占空比范围为2%-98%的输出时钟,校准后的延迟误差小于5ps,边到边抖动为1.14ps,有效地保证了相位精度.

基于CCD相机的光纤器件透过率测试

提出了利用单积分球和CCD相机对光纤器件透过率进行测量的方案。采用积分球产生漫射光,分别对积分球口的漫射光和放置光纤器件后的透射光光通量进行测试,再通过图像处理软件对所采集的图片处理,以求光纤器件的整体透过率。介绍了系统的光学设计和CCD镜头的选择,通过样品求得其透过率为60.04%。此系统操作方便,测试结果客观、准确,还可以实现对光纤器件的局部透过率、桶枕形失真、分辨力等技术参数的测量。

基于FPGA的CCD光积分时间大范围实时自调节系统

为了提高系统的自适应性、探测能力及测量精度,常常需要系统能根据待测光照强度自动实时大范围地调节电荷耦合器件(CCD)光积分时间。在分析了TCD1304AP型线阵CCD的特性、工作过程与驱动时序的基础上,设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)控制的CCD光积分时间大范围实时自适应调节系统。研究分析了光积分时间计算算法,选用EP1C20F400C8作为硬件载体,使用Verilog语言对算法及CCD驱动时序进行了硬件描述;采用QuartusⅡ软件对设计进行编译、综合,并用Modelsim进行了前后仿真;用自然光与LED光源对整个设计进行了实际测试。测试结果表明系统光积分时间调节范围在10μs～10 s以上,最小调节时间精度为0.25μs,完全可以满足光积分时间的大范围实时自动无极调节。

新型远距型物镜的研究

本文以f＝240的望远物镜的设计为例，对一种新型远距型物镜─目视观察和CCD成像两用望远物镜的设计做了深入的研究，并指出它具有创新性和广泛的应用前景．

全息术与器件

0438.1 2003010431体全息存储系统输入输出信号匹配关系研究=Matchingand relationship between input and output signals in VHDSS[刊,中]/邵冰(清华大学精密仪器系,精密测试技术及仪器国家重点实验室.北京(100084)),何树荣…//光学学报.-2002,22(6).-645-649分析了体全息存储系统输入器件(空间光调制器)与输出器件(电荷耦合器件)