多通道时间延迟积分CCD辐射标定和像元实时处理

剖析了时间延迟积分CCD(TDICCD)像元校正对信噪比和调制传递函数测试的影响,设计了基于辐射标定和地面控制的多通道TDICCD像元响应非均匀性实时处理方法以提高星上实时图像的像元响应非均匀性。该方法基于辐射标定去除图像的固定图形噪声,并校正图像奇异点;通过分析星上实时传输图像,处理奇异点像元的图像问题,实现地面控制像元响应非均匀性的实时调整。提出的系统实时处理方式可以不改变硬件结构即有效改善图像的视觉效果,对于坏像元、像元性能降低、像元污染等特定情况有很强的纠错能力。实际成像试验的对比表明,该方法对信噪比、调制传递函数有很好的修正作用,其精确调整能力分别达到0.1db及0.01;在50%饱和值下测试的图像非均匀性指标达到1.25%。该方法结构简单,在工程实践中有很好的应用前景。     

星上时间延迟积分CCD拼接相机图像的实时处理

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的时间延迟积分(TDI)CCD图像实时处理方法以提高拼接成像系统输出图像的质量和视觉效果。首先,对TDICCD成像系统进行像元级非均匀性校正,去除像元响应差异、固定图形噪声和暗电流噪声;对图像进行了基于行极值的自适应中值滤波,去除了图像中的随机噪声和脉冲噪声。然后,对噪声处理后的图像进行图像增强,通过提取图像的低频和高频成分,实现图像细节信息的调整和对比度增强。最后,采用基于行的分段线性拉伸方式,提高图像的动态范围。设计了基于FPGA的TDICCD成像系统的图像实时校正处理结构,分析了算法占用的资源、算法计算误差和可靠性等指标。实验结果表明,提出的图像实时处理结构将图像输出信噪比均值由48db提高到52db,图像非均匀性由3.41%降低到1.73%,图像的对比度显著增强,其动态范围提高了6%.     

多路高速TDICCD图像数据存储系统

针对某空间遥感相机图像数据输出通道多,传输数率高的特点,设计了一种多路高速TDICCD图像数据采集系统,并应用于该相机的地采设备中;设计采用了并串相结合的方式,首先利用FPGA控制SDRAM阵列实现多路高速图像数据的并行采集,然后根据上位机命令,将各路图像数据串行发送到采集卡,采集卡将数据写入SCSI硬盘完成最终存储;实际完成了并行5通道,传输速率高达96M的TDICCD图像数据存储;5通道有效数据达到2.95Gb/s,单路存储深度为7810行数据;实验证明该系统工作稳定,灵活可靠,能按需存储图像数据,满足了多路高速TDICCD图像数据存储要求.     

大面阵高帧频CMOS成像电子学系统设计

为了满足大面阵高帧频CMOS探测器成像系统的设计要求,设计了基于GMAX0504探测器的CMOS成像系统,实现高帧频、大视场的成像需求;采用DDR3-SDRAM和NAND-FLASH,解决了图像数据存储速率与容量的瓶颈问题;通过图像处理的方法,提高了图像动态范围、信噪比(SNR)与调制传递函数(MTF)的设计指标;通过图像实时像元校正,提高了成像系统的光响应非均匀性(PRNU)指标。实验结果表明,图像信噪比(SNR)平均值为44dB,接近探测器的最大信噪比(SNR);光响应非均匀性(PRNU)均值为1.4%,满足成像需求。该CMOS成像系统设计结构可应用于更大面阵CMOS成像系统,为工程应用提供了保障。     

基于DSP和FPGA的光学遥感器控制器系统设计

本文提出了一种基于DSP和FPGA的光学遥感器控制器系统的设计方案。该系统以DSP为核心处理器,FPGA辅助其进行控制和通信,实现了系统的工程参数采集、与卫星平台的1553B通信、与光学遥感器内各分系统的RS485通信功能。详细阐述了系统的组成和软硬件设计。实验结果表明,DSP和FPGA能够很好协作完成控制和通信功能。相比基于单一处理器的系统,本系统构架可以简化硬件设计,灵活性强,且工作稳定、可靠,可应用于大多数控制系统。     

基于LM98640的TDI-CCD暗场扣除方法

为了实现相关双采样模式下,视频处理器LM98640的暗电平扣除功能,设计了数字暗场扣除方法。通过获得TDI-CCD的暗场数据,进行统计分析,估算当前条件下的真实暗电平水平;通过设置LM98640的偏置寄存器,实现暗电平的模拟扣除功能;通过暗场灰度动态检测和实时更新设置,保证暗场在不同的温度水平下具有0～3的灰度均值;通过时序控制,保证偏置参数加载不影响图像内容;通过偏置参数功能分区,保证暗场扣除和偏置调整功能的完整性。实验结果表明,该方法在TDI-CCD成像系统长时间工作时,能有效控制暗场均值在0～3量化灰度范围。通过检测更新扣除机制,实现了对噪声的帧扣除,避免了行扣除不准确带来的噪声,有效降低了沿轨方向高频分量。     

自定义FPGA测试系统的设计与应用

根据CCD成像软件测试需要,提出了以virtex5系列FPGA器件为核心的软件测试系统,描述了系统软硬件结构,分析了软件测试功能和测试用例;对时序、功能、故障模式、可靠性等进行测试并讨论;采用FPGA测试充分发挥了并行运算处理的优势,并能够实现快速在线实时重构,实现实时测量;通过系统仿真和实际测量,验证了软件的各项性能指标满足设计要求,表明FPGA测试系统在实际的CCD成像软件系统测试中能够很好的模拟时序和故障状态,完成测试任务,可广泛用于航天、探测等领域.     

航天遥感相机星上自适应图像增强研究与实验

为了解决航天遥感图像在地面增强处理带来的滞后性和失真性,因此提出了星上自适应图像增强的方法和一种新的基于自适应线性拉伸的拉普拉斯滤波算法,来实现星上图像增强处理的实时性和自适应性;在拉普拉斯滤波的基础上,用自适应调整参数A和B对图像的对比度和边缘进行增强,该算法结构简单,运算量小;最后建立以FPGA为核心的硬件系统平台,采用流水线的处理方式,对该算法进行实验验证;实验结果表明,与其他增强算法相比,文章算法增强的图像目视效果更好,信息熵提高了10.21%,处理一幅图像所需的时间是79.6 ms,满足航天遥感相机星上自适应图像增强实时性的要求,达到了预期效果。