惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描设计

为了有效扩大惯性空间观测的幅宽范围和成像信噪比,提出了一种基于星等与光学多参量的映射函数的卫星与载荷姿频协同补偿的TDI相机长弧段星源主动扫描设计方法。首先,基于黑体辐射能量密度公式,构造TDI光学参量与极限探测星等之间的映射函数;然后,采用齐次坐标变换和欧拉轴最优路径规划方法,建立惯性空间卫星恒速机动和载荷动态实时补偿的长弧段星源扫描成像模型,完成动态星源无拖尾高信噪比成像。最后,基于平行实验理论,搭建由TDI相机和动态星源模拟器组成的实验系统,并完成了扫描成像实验和误差分析。实验结果表明,本体坐标系相对惯性坐标系的欧拉角速率为8.5(°)/s时,积分级数为96,TDI相机行频为1 kHz,成像时长10 s,TDI相机成像过程中星图成像信噪比最大值为7.325,扫描区域立体角为5.4232 rad。惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描可实现对星源高信噪比成像,并大幅拓展了成像观测范围。

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。

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。

532nm激光对TDI线阵推扫相机干扰效果评估

拟探讨激光对TDI(时间延迟积分)线阵推扫相机的干扰能力评估问题。实验中利用电动转台建立了激光干扰TDI线阵推扫相机的实验平台。评估理论方法上基于光学传递函数、成像对比度建立了一种干扰评估准则。获得了不同入瞳功率条件下的干扰图像。建立了激光干扰能力与图像对比度的关系,即在典型目标空间调制度对比度下降到0.01之后图像无法被人眼有效识别的判据条件。对获得的实验干扰图像进行分析表明,激光还能够对饱和区域外的图像造成有效干扰。在入瞳激光功率小于50mW时,532nm激光对Dalsa 4k、8kTDI线阵推扫相机的实验评估表明,干扰范围约为饱和区域的4倍。开展了532nm连续激光对TDI线阵推扫相机的干扰效果实验,建立了一种基于光学传递函数、成像对比度的干扰评估方法,并对实验结果进行了干扰效果评估。研究结果对图像评估以及激光防护等应用具有一定参考价值。

科学级TDI-CCD相机噪声抑制及实现

为提高科学级TDI-CD相机的工作性能,简要分析TDI-CCD视频信号的噪声和解决方法;给出TDI-CCD相机视频处理电路各个组成部分的设计,利用FPGA设计科学级TDI-CCD相机并进行动态实验及辐射定标实验。实验结果表明,该视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了TDI-CCD的噪声,获得较好的图像;数据输出速率在55MHz时,整机信噪比(S/N)在51dB以上。

月球探测卫星TDI—CCD相机成像质量影响因素分析及补偿途径

TDI—CCD通过多级信号积累的方式提高探测器的灵敏度，提高相机的探测能力，但TDI成像方式要求光生电荷的转移与焦平面上图像的运动保持同步。相对于普通线阵CCD相机而言，行频与像移失配是影响TDI—CCD相机成像质量的主要因素。根据月球探测卫星的特点，本文定量分析卫星姿态、稳定度、偏流角、地形和轨道高度变化对TDI—CCD相机图像质量影响程度，并提出了适合于月球环绕探测任务特点的补偿途径。

提高TDI摆扫航空相机镜筒扫描控制系统响应速度的方法

提出了一种速度给定系统模型 ,并给出实现该系统的电路图 ,用来解决控制系统在用模拟电路实现时 ,由于给定值扰动 ,使放大器饱和所导致的系统实际放大倍数降低 ,从而减慢系统响应速度的问题。通过仿真试验和在TDI摆扫航空相机中的应用试验表明 。

空间相机中的偏流角分析

高分辨率星载 TDI-CCD 相机在成像过程中,偏流角会对相机的成像质量产生影响.因此根据卫星轨道方程给出了偏流角和偏流角角速度随纬度变化的具体形式,基于此分别研究了偏流角在卫星穿航方向和沿航方向引起的像移量和它对相机成像质量的影响.结果表明,偏流角是纬度的函数,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响较为严重,必须加以校正.并针对极地圆轨道详细计算了像移对像质的影响程度和在 MTF_(偏流角)>0.95的情况下偏流角需要调整的最小时间间隔.

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。