CCD像素响应非均匀的校正方法

分析了造成CCD像素灰度不均匀的原因,提出了一种基于最小二乘法的CCD非均匀校正算法。在不同辐照度下,采集每个像素的灰度值。用最小二乘法估计出辐照度和期望灰度值的对应关系。计算出每个像素的校正参数,形成CCD的校正矩阵。最后,对每个像素的实际灰度值进行校正,实现了在同一辐照度下,各像素灰度响应的一致性。校正前,各像素灰度值的最大偏差为76.5;采用该方法校正后,像素的灰度值最大偏差只有0.00108。实验结果表明:该方法有效地校正了CCD像素响应的非均匀性。

基于CCD图像的平板显示器像素的亮度分析

在当今以数字化为主要特征的显示领域,CCD摄像器件在光电图像信息的获取与处理中起着极其重要的作用。文章根据CCD的成像特点,阐述了数字显示的像素亮度与CCD感光像素之间的关系,建立了基于CCD图像的数字显示像素亮度、整屏显示的亮度均匀度的理论基础,以及单像素的发光形状的概念,并给出了LED显示模块相关的分析结果,表明这种基于CCD图像的数字显示像素亮度分析方法是快捷有效的。

CCD数字像元的合并方法及其应用

星载差分吸收光谱仪中的科学级帧转移型电荷耦合器件(CCD)通常使用四行像元合并(4-Binning)方法提升载荷的信噪比,但该方法仅能工作在目标光强较弱的环境。为使载荷适应目标光线较强的环境,设计了数字像元合并方法(4-AVR)来提升载荷的探测能力。考虑相对常规的4-Binning方法,4-AVR方法会产生CCD信号衰减现象,故对这一现象进行了理论分析,得到由于CCD读出速率导致的信号衰减系数为0.699。在实验室搭建了测试装置,验证了上述结果,结果表明,4-AVR方法下获取的CCD像素值相对于4-Binning方法获取的像素值的衰减系数为0.698,从而证实了理论分析的正确性。实验显示,使用这一系数可完成对4-AVR方式下获取的像素值的校正,从而实现两种方法的无差别化。将校正方法作为载荷一级数据处理的一部分,进行了大气痕量气体的反演测试。结果表明数字像元合并方法可保证大气痕量气体的反演精度,进一步验证了数字像元合并方法的可靠性。

航天TDI-CCD亚像元相机的MTF研究

讨论了不同步采集和偏流角带来的像移对航天TDI-CCD亚像元相机系统相机调制传递函数的影响.通过对成像工作方式中所产生的速度失配和方向失配的调制传递函数影响的分析,得出了提高相机采集同步精度和消除偏流角的方法.

CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状

本文从读取方式、集成性等多角度对 CMOS图像传感器和 CCD作了比较 ,并介绍了 CMOS图像传感器和 CCD技术的发展现状 ,指出了

CCD的发展现状及展望

阐述了电荷耦合器件CCD的发展历程,综述了现阶段各国的发展现状,分析展望了CCD器件在未来的发展趋势。

TDICCD亚像元技术应用于小相对孔径光学系统

TDICCD器件和亚像元成像技术都是实现相机小型化的有效途经 ,TDICCD器件和亚像元成像技术结合应用于小相对孔径光学系统具有重要的应用价值 就成像系统需要满足Nyquist频率处静态传函≥ 0 .2条件对系统进行了分析、讨论 。

提高CCD测量精度的方法研究

为了大幅提高CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将像素间距为H的CCD器件的像素行沿与被测边缘垂直方向成一定角度α来进行摆放。此时,单线阵CCD的最大测量误差减小为H×cosα,N个线阵CCD等距错排并以α角度斜放,最大测量误差将减小为(Hcosα)/N,当列间距为h的面阵CCD沿被测对象轴向斜放时,最大测量误差减小为h×sinα。分别采用单CCD和双CCD,对直径为5.000,8.000和12.000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,双CCD斜放,可获得更高的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像素间距的限制,并使CCD的测量精度大幅度地提高,进一步拓展CCD的应用范围。

CCD与CMOS像素传感器γ射线电离辐射响应特性对比研究

为了研究CCD与CMOS像素传感器对γ射线电离辐射的响应差异,对比研究了4类像素传感器的结构特点和辐射响应特性。通过辐射实验,对各传感器在不同辐射水平条件下的光子响应事件分布、平均灰度值以及典型光子响应事件进行研究。研究结果表明:光子响应程度均与辐射剂量率相关;CCD像素传感器的沟道传输方式使每列像元间的辐射响应更容易相互干扰;平均灰度值随剂量率的增大存在明显的梯度,各积分周期内输出信号灰度值围绕均值上下波动,CCD像素传感器输出信号灰度浮动范围较小;CMOS像素传感器各像元对光子的响应更加明显,CCD像素传感器各像元的响应信号易与相邻像元发生串扰;各类像素传感器典型辐射响应事件区域中发生光子响应的像元数量随剂量率的增大而增多,响应事件并非单个光子的行为,而是反映了多个光子在区域内同时沉积能量的过程。本研究为开发像素传感器的γ射线辐射探测技术和应用提供了重要的理论分析和实验数据支撑。

CCD亚像素细分中的像素响应不均匀性补偿技术

从理论上分析了像素响应不均匀性对CCD亚像素细分的影响 ,以及CCD暗电流和光电响应不均匀性产生的原因。根据光电响应模型提出了CCD像素光电响应不均匀性的校正方法 ,推导出了像素光电响应不均匀性的校正系数的计算方法 ,并给出了校正性能评价方法。针对实际校正中干扰光的影响 ,提出了采用变波长去除干扰方法 ,用以对校正方法进一步修正和加强校正的稳定性。研究表明 ,能量和噪声的变化对提出的校正方法影响小 ,校正过程不受信号分布形式的影响 ,校正量对信号能量变化具有自适应性。仿真和实验结果验证了校正方法和校正系数算法的正确性和可行性 ,表明校正方法可以有效地提高亚像素细分的准确性和稳定性。

基于FPGA的线阵CCD亚像元边缘检测片上系统

为提高线阵CCD边缘检测系统的精度、速度、集成度 ,以及系统的可靠性 ,提出一种集成于单片FPGA、全数字化的亚像元边缘检测系统 根据图像边缘灰度梯度的阶跃特性 ,通过边缘自动检测算法确定出经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界 ,在此基础上应用多项式插值算法对图像边缘位置进行亚像元细分 ,实现亚像元边缘检测 以FPGA作为系统的处理核心及数字电路硬件载体 ,利用VHDL语言以及MAX +plusⅡ软件对系统进行模块化设计 ,设计出集成于单片FPGA的线阵CCD亚像元边缘检测系统 系统仿真和测试表明 ,所设计的片上系统具有高精度、高速度、高集成度。

基于双CCD图像传感器的汽车抗晕光方法研究

利用积分时间一长一短两部CCD摄像机,同步获取同一探测目标两路图像信号,克服了单片CCD图像传感器动态范围小的缺点.采用位图像素亮度置换算法,将积分时间长通道中晕光像素点的亮度值用积分时间短通道中对应像素点的亮度值替代,达到了消除晕光现象的目的.双同步CCD图像传感器适用于晕光图像的采集处理,该方法可使CCD图像传感器动态范围扩展近2倍.

一种TDI CCD亚像元图像合成方法

通过分析TDI CCD亚像元相机输出数据的空间和频谱特点,设计了亚像元插值算法,由相机输出的两幅原始图像经过插值融合处理得到一幅比原图像分辨率高的图像.仿真结果表明,该算法较其它算法得到的高分辨率图像的效果更佳,融合之后的图像比原图像分辨率提高至少1.4倍.

应用属性距离加权平均滤波提高CCD光斑的亚像素定位精度

针对现有滤波方法无法克服CCD光斑信号的噪声去除和特征保持之间的矛盾,由图像噪声引起的随机误差成为影响光斑定位精度主要因素的问题,提出了用属性距离加权平均(ADWA)方法对光斑图像进行滤波处理的方案。根据含噪信号的属性分离信号和噪声,通过增加属性的方式来进一步缓解噪声去除与信号特征保持之间的矛盾。实验结果表明,在基于位置、幅值的二元属性距离加权平均(2-ADWA/LV)的基础上,引入"梯度"属性构成3-ADWA/LVG后对光斑信号进行滤波处理,能将光斑定位精度提高20%以上,使定位结果标准差减小到0.024pixel。实验表明,用ADWA对光斑信号滤波,可通过挖掘和引入新的属性来进一步去除光斑信号噪声同时增强信号特征保持效果,从而为提高光斑的亚像素定位精度提供一条有效途径。

遥感相机焦面CCD机械拼接中重叠像元数的确定

针对推扫式遥感相机前后摆成像中焦面拼接的CCD其像片间出现视场漏缝的问题,提出了一种焦面CCD的非均匀重叠像元数机械拼接方法。首先,构造了相机前后摆的成像原理模型;接着,分析了CCD间产生地面视场漏缝的原因,并依据模型推导出相机前摆和后摆时各CCD视场间漏缝大小的数学公式,从而得到各片间容许的最少重叠像元数量公式。在此基础上,进一步给出了后续电子学图像拼接与配准中片间重复像元数的函数形式,为实现图像无缝拼接提供了软件实现依据。分析表明,该方法的理论误差ε小于一个像元尺寸,即|ε/D|<1。最后,给出了工程应用实例。

CCD测温中火焰温度与颜色的关系

介绍了彩色CCD与比色测温法的测温原理,在此基础上,制定了测温系统的实验方案——利用CCD高速摄像机、K型热电偶、本生灯对扩散火焰的表面温度分布进行了实验研究。实验结果表明,当火焰温度上升时,火焰红色分量和绿色分量的灰度值都有所上升,而火焰红色分量灰度值的上升趋势明显大于绿色灰度值的上升趋势。同时,在测温公式中给出的修正值K却呈下降趋势。在分析了这些趋势后,用比色测温法对火焰温度场进行了测量,并与热电偶测量出的数值进行了对比。结果表明两者测量出的温度差少于20 K。

CCD图像传感器发展与应用

主要介绍了线阵CCD、面阵CCD、帧转移CCD、ITO-CCD和电子倍增CCD等图像传感器的发展现状。以CMOS器件作为比较,探讨和研究CCD图像传感器的应用领域以及未来发展趋势。

TDICCD拼接相机的像元响应非均匀性校正方法

为了解决光学TDICCD成像系统在拼接模式下的像元响应非均匀性问题,研究了TDICCD像元校正的原理和实现方法。提出了视频处理器在不同增益、不同偏置和TDICCD在不同积分时间下进行像元校正的方法,设计了在现场可编程门阵列(FPGA)平台下进行了程序实现和验证的方法。实验数据分析表明:成像系统单片TDICCD的非均匀性由4.72%降低到0.27%,恶劣环境下TDICCD成像系统的图像非均匀性可以降低2.55%。该像元级校正算法简单,可靠性高,能够满足星上成像的要求;在不同的增益、偏置和积分时间下能够很好地解决TDICCD成像系统的像元响应非均匀性问题。

数字天顶摄像仪中CCD星像亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星像中心进行亚像素定位。利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正确读取,利用矩形模板实现不同亮度星像的自动搜索。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改进。利用MATLAB实现对实测CCD星像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度可达0.1～0.15像素。

多光谱CCD相机配准的图像校正

通过分析线阵CCD的成像过程,对多光谱CCD相机成像的彩色图像合成方式进行了研究,提出了一种处理方法。通过将各谱段CCD的每个像元信号分别扩展成一个二维像素数组后再进行彩色合成,尝试了利用后期处理的方式校正多光谱相机的配准偏差,改善了相机彩色合成图像的质量。结果表明,这种对CCD信号进行处理的合成方式为空间遥感相机的研制提供了一种技术手段,既能减小配准偏差的影响,同时又能够在不改变相机性能的情况下改善相机输出彩色图像的质量。