时间延迟积分CCD空间相机信噪比的影响因素

为了定量评估影响时间延迟积分(TDI)CCD空间相机信噪比的因素,研究了TDICCD空间相机成像机理和噪声来源,建立了相机的信噪比模型。分析了辐射亮度、积分级数、行频和系统增益(模拟增益)对信噪比的影响。搭建了实验室辐射定标系统,模拟了相机在轨工作时的辐射亮度条件。通过辐射定标对不同工作参数与相机信噪比的关系进行了验证。结果表明:对于TDICCD相机来说,光子散粒噪声、暗电流噪声和固定图形噪声在诸多噪声中起主导作用。相机的输出信号和信噪比均随着辐射亮度、积分级数和系统增益的增加而增大,随着行频的增加而减小。辐射亮度、积分级数、行频和系统增益对信噪比的影响量不同。具体来说,即当辐射亮度、积分级数和行频变化量分别为L倍、M倍、τ倍时,其导致的信噪比变化量略大于L1/2倍、M1/2倍、τ-1/2倍。系统增益只能在相对较小的范围内影响信噪比,且信噪比变化幅度随着增益的提高逐渐减小。

空间CCD相机辐射标定方法的应用研究

为了使空间CCD相机对不同辐亮度的地面目标获得合适的推扫图像,根据空间相机实际工作环境计算出不同使用条件下相机入口处辐亮度.在地面建立了CCD相机辐亮度标定装置,并对此装置的传递可靠性指标进行了测试,总误差不大于5.3%,可以在地面对CCD相机进行辐射标定.实验结果表明:相机入口处辐亮度计算准确,通过地面标定,可在实际工作环境下获得最佳的最终图像.

轻型空间CCD相机模态分析及结构建模方法研究

文章以大型结构设计软件Pro/E、前后处理软件PATRAN及分析软件NASTRAN为基础 ,研究了轻型空间CCD相机的结构建模方法 ,建立了相机的超大规模有限元模型 ,并对该相机主要零部件及整机等多种状态进行模态分析 ,在验证该相机结构设计的合理性的同时有效地改进了设计。

基于FPGA的空间面阵CCD相机驱动时序发生器与下位机的一体化设计

在分析e2v公司的CCD47-20 Backthinned NIMO型CCD器件驱动时序关系的基础上结合空间面阵CCD相机电子系统的总体要求,完成了基于FPGA的驱动时序发生器与下位机一体化设计。选用FPGA器件作为硬件设计栽体,使用VHDL语言对一体化的时序与控制通系统进行了硬件描述。针对ALTERA公司的FPGA器件EPlC6Q240C8对设计进行了RTL仿真及配置,完成了一体化系统的硬件电路。硬件实验结果表明,所研制的基于FPGA的一体的时序与控制通信系统不仅可以满足CCD芯片和视频处理的时序要求,还可以与CCD相机上机进行可靠的串行通信,监测和控制相机的工作状态.

空间CCD相机测角精度测量方法研究

利用高精度转台、单轴速率位置转台控制单元、双坐标自准值仪、平行光管、高亮度LED光源及星点板构建地面试验室测量系统进行测量空间CCD相机的测角精度。在数据与图像处理过程中,使用了暗电流定标去噪和将二维图像转换为一维的目标星点粗定位的预处理方法,并提出适用于本实验的星点细分定位算法。通过实际测量实验,测得的测角精度不高于0.2″,证明了该地面测量方法的有效性和合理性。

基于CPLD的空间面阵CCD相机驱动时序发生器的设计与硬件实现

在分析e2v公司的CCD47-20 Backthinned NIMO型CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了可调帧频和曝光时间的空间面阵CCD相机驱动时序发生器及其硬件电路.选用可编程逻辑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.针对ALTERA公司的EPM9400LC84-15对设计进行了RTL级仿真及配置,完成了时序发生器的硬件电路.硬件实验结果表明,所研制的驱动时序发生器不仅可以满足空间CCD相机的驱动要求,而且还可以调节帧频和曝光时间.

基于CPLD的空间CCD相机下位机系统的设计

结合空间面阵CCD相机电子系统的总体要求,完成了基于CPLD的空间面阵CCD相机下位机系统的设计.使用VHDL语言对下位机系统进行了硬件描述。针对ALTERA公司的CPLD器件EPM7160SLC84-10对设计进行了RTL级仿真及配置。实验结果表明,所研制的基于CPLD的下位机系统不仅可以满足与CCD相机上位机进行高可靠性串行通信的要求,还可以监测和控制相机的工作状态。

空间CCD相机动力学环境模拟研究

为了改进空间CCD相机的结构设计性能,应用CAE技术对空间CCD相机进行模态分析、频率响应分析等动力学特性研究。分析计算表明空间CCD相机的自然频率足够高,一阶模态达到180Hz以上,保证了空间CCD相机在外界动态载荷低频振动作用下的动力学响应。有限元分析结果为空间CCD相机的结构设计提供了必要的指导。

基于神经网络的空间CCD相机图像恢复

空间太阳望远镜的CCD相机 ,在正规工作期间 ,由于辐射老化 ,引起所拍摄图像的退化。本文研究基于神经网络的方法解决退化太阳图像的恢复问题 ,以图像恢复的神经网络方法为基础 ,在计算量、存储空间和恢复效果的三个方面上进行算法改进 ,使时间复杂度和空间复杂度大大地降低 ,增强了图像恢复的实时性 ,同时提高了图像的恢复效果 。

影响空间相机偏流角估值误差的参数

为了减小TDI CCD空间相机偏流角估值误差,利用齐次坐标转换法推导了偏流角计算的数学模型,运用蒙特卡罗法获取偏流角计算值的误差样本,并统计出偏流角估值误差。对4个误差参数取不同值时的偏流角估值误差进行了比较,分析其对偏流角估值误差的影响。统计及分析结果表明:姿态角速率测量精度从0.005(°)/s提高至0.001(°)/s后,偏流角估值误差减小61%;姿态角测量精度从0.15°提高至0.03°后,偏流角估值误差减小9%。地心距允许误差和轨道中心角允许误差的变化对偏流角估值误差无直接影响;将姿态角速率测量精度从0.005(°)/s至0.002(°)/s、姿态角测量精度从0.15°至0.06°与只将提姿态角速率测量精度从0.005(°)/s提高至0.001(°)/s相比较,偏流角估值误差的减小值仅相差0.166 912′,同时提高这两个精度是减小偏流角估值误差的最佳策略。分析过程与结果对空间相机设计有一定的参考价值。

空间CCD相机高精度在轨调制传递函数估算

空间电荷耦合器件(CCD)相机在轨调制传递函数(MTF)估算由于噪声影响、边缘方向不够准确以及边缘扩展函数(ESF)构建精度低,而最终导致MTF估算精度低,针对此问题提出了一种适于空间CCD相机的高精度在轨调制传递函数估算方法。先根据CCD动态成像特点建立像移速度模型,求出精确的刃边方向,然后提取出满足要求的刃边图像。在考虑噪声情况下修正调制传递函数理论模型,并提出基于CCD相机传递函数参数模型的线扩展函数构建方法,对构建的线扩展函数进行求导和傅里叶变换得到估算的MTF。实验结果表明,此方法可以高效地在轨估算MTF,与传统方法相比,MTF估算的值提高了28.71%,有效性地提升了在轨MTF估算精度。

大气环境对空间CCD相机成像的影响

分析了大气环境对空间CCD相机在轨成像的影响,应用计算软件对大气环境影响空间相机成像的传递函数进行了初步的计算。

一种适于空间CCD图像压缩的SPIHT改进算法

针对传统遥感图像压缩多级树集合分裂排序(SPIHT)算法由于采用取决于图像内容的动态处理顺序而导致处理速度缓慢这一问题,提出一种适于空间时间延时积分(TDI)CCD相机图像压缩的SPIHT改进算法。首先,将小波变换后的图像分解成4×4块,同时对一个4×4块的一个比特平面所有比特进行编码。为了实现并行处理机制,SPIHT改进算法重组传统SPIHT算法的3个通道,然后采用并行和流水线作业的方式编码3个重组通道。实验结果表明,本文提出的压缩算法可以稳定正常的工作,具有良好压缩性能,平均信噪比(PSNR)性能与传统方法相当,而数据吞吐率远高于传统方法。在正常100MHz时,数据吞吐率达到120Mpixle,大大提高压缩算法的处理速度。SPIHT改进算法非常适合空间CCD相机图像压缩应用。