TDI-CCD图像传感器的噪声分析与处理

为提高TDI-CCD的工作性能,根据TDI-CCD器件的工作原理,较完整地分析了TDI-CCD图像的噪声组成,给出了其噪声的详细分类。TDI-CCD的噪声主要来自两个方面,一个是TDI-CCD器件本身所固有的噪声,如霰粒噪声、非均匀性噪声、暗电流噪声、固定图形噪声、转移噪声等,另一个是TDI-CCD工作过程中的各种噪声干扰,如复位噪声和1/f噪声等。根据各种噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对KTC噪声,给出了双相关采样电路处理方式,提高了器件的信噪比,输出信噪比达到53.8 dB。

CDS器件在TDI-CCD视频信号处理中的应用

本文是对国家８６３－２ 计划中某项目的部分工作所做的总结． 文中对ＣＣＤ 的噪音和新型ＴＤＩ－ＣＣＤ 输出视频信号的特性进行了分析，提出了对于各种噪音的处理方法，尤其详细介绍了采用相关双采样（ＣＤＳ）技术处理ｋＴＣ噪音和复位噪音的方法，并通过实验进行了验证，最后分析了系统的信噪比．

多TDI-CCD拼接相机成像非均匀性的校正

针对多TDI-CCD拼接相机存在成像非均匀性问题,开展了对拼接相机输出图像的片内及片间综合校正算法研究。结合CCD相机特性介绍了TDI-CCD的工作原理以及拼接相机成像非均匀性的产生机理。然后,分别对拼接相机片内及片间非均匀性校正的原理进行分析,提出了片内采用两点法校正,片间采用比值平均综合法校正。最后,对片内及片间综合非均匀性校正的参数标定及校正方法进行了探讨。实验结果表明,对存在8.4%非均匀性的原拼接输出图像,采用片内与片间综合校正法校正后,图像非均匀性达到了2.7%,表明该校正方法可基本满足TDI-CCD拼接相机对成像非均性校正的要求,其算法有效实用。

TDI-CCD总剂量辐射效应及测试

为评估空间辐射效应对应用于某空间相机的TDI-CCD的成像性能的影响,从器件的电路结构入手,分析了总剂量辐射效应对器件主要性能指标的影响。针对此器件的总剂量辐照测试方法研制了测试装置。用60Co对器件进行了γ射线总剂量辐照实验,定量测试了受辐照前后器件的光电响应性能及对比度传递函数的变化情况。实验结果表明,总辐照剂量达到20krad(Si)时,定制TDI-CCD的相对响应度、暗电流、动态范围、最大信噪比相对于该器件没受辐照的初始值变化量均小于5%,对比度传递函数(CTF)没有明显变化,说明定制TDI-CCD器件能够满足某空间相机的使用要求。

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.

TDI-CCD图像固有条带噪声的消除方法及实现

存在于TDI-CCD图像中的条带噪声会影响图像的质量,降低系统的测量精度。针对TDI-CCD图像固有条带噪声的灰度值在原始信息中变化比较缓慢的特点,利用傅里叶变换域内的频谱图映射确定条带噪声频率的方法,分别采用低通、带阻滤波器对条带噪声进行消除。另外,提出了一种改进阈值的小波变换法来消除条带噪声,该方法能在小波分解后各个尺度的垂直方向上自适应地确定阈值。实验结果表明在消除条带噪声方面,改进阈值的小波变换法优于传统的傅里叶变换法。在整个频率域内,改进阈值的小波变换法能够较彻底地消除条带噪声,同时较好地保持了原图像的特征。

TDI-CCD相机的1.06μm激光饱和干扰实验研究

激光干扰是对抗成像观瞄设备和精确制导武器,保护己方目标的重要方式。目前,对图像传感器的干扰效果研究主要集中在CCD相机和CMOS相机,对TDI-CCD相机干扰效果的研究较少。为了研究激光对TDI-CCD图像传感器的干扰效果,利用1.06μm高重频激光开展了对TDI-CCD相机的饱和干扰实验研究。实验中测量并计算了TDI-CCD相机的图像饱和及过饱和激光功率密度阈值,分析计算了饱和干扰象元数与激光入射功率之间的关系,TDI-CCD相机工作行频与干扰效果的关系。解释了副光斑、过饱和现象及圆环状光斑的形成原因。实验结果表明,1.06μm激光对TDI-CCD相机饱和干扰阈值为7.9×10-4W/cm2,过饱和干扰阈值约为4.7 W/cm2,1.06μm激光可作为对抗TDI-CCD相机的有效干扰手段。

TDI-CCD行扫描速率控制技术研究

本文介绍了一种新型ＣＣＤ图象传感器，详细介绍了它的工作原理及特点．对其特殊的控制方式进行了详细的讨论，通过对几种行扫描同步控制方案的比较，提出了一种简便。

8192像元TDI-CCD相机信噪比的深入分析

对TDI-CCD相机系统的各种噪声产生的机理进行了深入分析,根据各种噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。进而建立TDI-CCD的噪声数学模型,推导噪声与TDI级数的关系。分析不同光照条件下各类噪声的主次关系,得出信噪比与积分关系的新结论。即在亮背景图像时TDI-CCD的信噪比与TDI级数M的平方根成正比;而在暗背景图像时TDI-CCD的信噪比与TDI级数M成正比。

光学拼接误差对TDI-CCD相机的影响

光学拼接是扩大CCD相机视场的有效方法,其关键技术为拼接精度的设计计算和正确评价。为了对光学拼接的工艺性进行有效评价,指导CCD光学拼接的设计,以光学调制传递函数(MTF)为其评价函数,分别对光学拼接的搭接误差、直线性误差、共面性误差对时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)相机光学传递函数的影响进行了理论分析,给出了各种光学拼接误差对光学系统传递函数的调制方程,为光学拼接技术的精度评价提供了理论依据,能够有效指导光学设备焦平面组件的工程设计。

基于TDI-CCD成像像移分析及图像复原

介绍了时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)工作原理及成像特点。基于调制传递函数(MTF)对TDI-CCD的像移进行了分析。根据TDI-CCD像移的产生机理,建立图像退化的数学模型,提出了一种有效估计模糊图像系统点扩散函数的方法,并对运动模糊图像进行半盲恢复。实验结果证明了算法的可行性和有效性。

月球探测器TDI-CCD相机成像质量影响因素分析

TDI-CCD相机可以通过多级CCD积分,获得相对较高的信噪比,从1992年开始逐步广泛应用于航空和航天领域中的高分辨率成像任务中。目前TDI-CCD相机已成为高分辨率成像探测的重要手段。根据月球环绕探测任务中TDI-CCD相机的工作环境特点,定量分析了相机的姿态误差、速高比失配等因素对成像质量的影响,并对其中的主要影响因素——速高比失配,提出了适合于月球环绕探测任务特点的补偿途径。

TDI-CCD高分辨率空间相机多功能调焦控制系统

为了提高TDI-CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性,保证相机的图像质量,提出一种多功能调焦控制系统。首先,详细分析离焦补偿的需求,提出位置闭环、温度闭环、图像闭环和位置开环四种调焦方法;然后,介绍系统的构成及工作原理;最后,对四种调焦方法进行设计和实验验证。实验结果表明:位置闭环调焦控制误差不大于1.3μm,温度闭环调焦控制误差不大于1.4μm,图像闭环调焦控制误差不大于2.3μm,位置开环调焦控制误差不大于3.4μm,四种调焦方法的控制误差满足系统设计要求,有效地提高了TDI-CCD高分辨率空间相机离焦补偿的可靠性。

TDI-CCD的特性及改进方法分析

介绍了时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)的工作原理及特点,分析了改善其噪声的大小、带宽、信噪比、动态范围、灵敏度等各个性能参数的几种基本方法,结合DALSA公司实现的TDI-CCD器件,说明从电路及制造工艺,用一些新方法能在几个参数中进行平衡,以实现器件最佳的性能。

光锥与TDI-CCD耦合监控中测试目标的一种实现方法

为了给光锥与时间延迟积分电荷耦合器件耦合监控装置提供有效的被测运动条纹,分析了传统推扫成像实验装置的不足之处,设计了电子显示目标滚屏运动装置·采用光学相机对印刷条纹静止成像,并用TDI-CCD数字相机对监视器屏幕上的运动条纹动态成像·实验结果表明,该方案解决了高分辨率的鉴别率图样无法在监视器或投影仪上精确显示的困难·与传统的实验室模拟装置相比,该方案提高了鉴别率条纹的运动稳定性,减小了条纹运动速率与TDI-CCD扫描行频间的失配误差,不仅能够对耦合过程实施监控,而且还能用于耦合系统的像质评价·

TDI-CCD相机动态成像的速度同步控制研究

在介绍时间延迟积分电荷耦合器件(TD I-CCD)的结构与工作原理基础上,通过像移调制传递函数(MTF)分析了TD I-CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响。理论和实验仿真表明:在奈奎斯特频率范围内,只要将TD I-CCD推扫成像过程中的同步误差控制在一定的范围内,就可以明显地减少像移对成像质量的影响,最后,给出了2种简便和实用的同步控制方法。

基于TDI-CCD的高速运动物体的检测

介绍了 TDI-CCD图像传感器的原理 .分析了采用 TDI-CCD进行交汇测量时 ,TDI-CCD的行扫描速率和目标运动速率的同步控制 .提出了以区截实时测速为基准 ,动态改变计数器的初值 ,达到行扫描速率和目标运动速率的实时同步 .实弹测试数据表明 。

基于FPGA的TDI-CCD时序电路设计

介绍TDI-CCD的特点、工作原理,根据项目所使用的TDI-CCD的使用要求,设计一种基于Altera公司的现场可编程门阵列(FPGA)EP3C25Q240的TDI-CCD驱动时序电路,驱动时序使用VHDL语言编写,在QuartusⅡ平台上进行时序仿真,通过在硬件电路中的测试结果表明,驱动时序满足该款产品的要求。该实验的主要目的是验证这款TDI-CCD的性能,为其应用和进一步的性能改善获得必要的数据,以促进国产CCD的发展及应用。

轨道姿态误差对TDI-CCD相机行周期及偏流角的影响分析

与其他文献的几何方法不同,本文从运动学角度出发,选定合适的参考系后,按照一系列不同坐标系的坐标转换,完成星下点运动速度矢量在敏感器坐标系的推导,把姿态、轨道、安装偏差作为相关参数,经过一系列坐标变换,表征在最终的偏流角公式及行转移频率动态公式中;在通常的对地稳定指向模式下,姿态参数和安装偏差很小,仅保留一阶小量.根据矢量表达,解析地给出行转移频率及偏流角与轨道,姿态的关系,从而方便分析误差的影响,并以几个典型的低轨为实例作了说明.

TDI-CCD相机成像电路设计

本文首先介绍了TDI-CCD的原理与结构,然后围绕IL-E2 TDI-CCD详细介绍了我们设计的TDI-CCD成像电路。时序控制器基于FPGA实现,产生CCD成像系统的控制时序和设置各种成像参数;功率驱动电路将时序发生单元产生的单一逻辑电平转换为TDI-CCD所需的各种电平,并提供给TDI-CCD容性负载瞬态电流的驱动能力;级数选择部分采用模拟开关实现;针对CCD输出的视频信号特点,设计了低噪声放大预处理电路;信号处理采用了集成相关双采样、可编程增益控制、数字化偏置控制、嵌位、A/D转换等功能于一体的CCD视频处理专用集成芯片TDA8783。本设计实现了CCD成像系统的控制和处理,得到了高质量的图像。