提高空间红外点目标探测系统探测能力的方法北大核心CSCD

点目标探测系统是探测与测量系统,要保证弱目标高信噪比并且可同时探测不同强度的目标,实现大动态范围高灵敏度探测。传统成像系统通过切换探测器积分电容和改变积分时间无法同时兼顾信噪比与动态范围。针对采用模拟TDI红外探测器的扫描型红外点目标探测系统,本文综合考虑弱目标与背景杂波的辐射强度,提出红外探测器采用TDI累加不平均输出方案,提高相机信噪比,以及图像信噪比,从而提高弱目标探测能力。同时提出TDI累加输出与单像元输出自动选择方案解决累加不平均方案带来的系统动态范围变小问题。结合观测图像需求,给出了探测系统输出响应归一化的方法,最后通过实验测试,验证了系统设计方法的正确性。     

红外焦平面读出集成电路噪声分析研究

信噪比和动态范围是衡量红外焦平面读出电路性能的两个重要指标,读出电路的随机噪声与这两个指标直接相关。本文对红外焦平面读出电路链路里的随机噪声进行了深入分析研究,同时给出每个噪声源的理论计算方法以及整个读出链路噪声的理论计算方法。最后用Matlab仿真计算出了各个电路参数对读出电路噪声的影响以及信噪比和动态范围的影响。     

基于辐射传输模型的TDI CCD遥感相机信噪比分析

信噪比是定量评价遥感相机成像质量和辐射性能的一项关键指标,信噪比的估算和测试对于遥感相机的研制至关重要.针对TDI CCD相机从辐射传输和能量转换的角度推导了信噪比计算公式,基于大气辐射传输模型MODTRAN 4.0从理论上估算了某遥感相机在各种观测条件下的信噪比,结果表明:在典型观测条件下相机的信噪比不低于20 dB.作为试验验证,利用积分球光源对相机进行了各种照明条件下的信噪比测试,测试结果证实了理论模型的正确性.     

一种新型大动态范围CMOS图像传感器

提出了一种具有新型像素结构的大动态范围CMOS图像传感器,通过调整单个像素的积分时间来自适应不同的局部光照情况,从而有效提高动态范围。设计了一种低延时、低功耗、结构简单的新型pixel级电压比较器及基于可逆计数器的时间-电压编码电路。采用0.6μm DPDM标准数字CMOS工艺参数对大动态范围像素单元电路进行仿真,积分电容电压Vcint与光电流呈良好的线性关系,其动态范围可达126dB。在3.3V供电电压下,单个像元功耗为2.1μW。     

天基红外探测载荷自适应调节方法研究

在天基遥感探测应用中,动态范围、时空变化率是影响红外高温目标高精度探测与跟踪识别的重要因素。通常受探测器暗电流、电路噪声等因素的影响,探测系统的单景动态范围一般小于72 dB左右,难以覆盖动态范围达100 dB左右的超强目标,降低了目标的识别能力和定量化描述精度。针对以上问题,提出了一种探测载荷自适应参数调节技术,通过自适应双曝光策略调整积分时间,能够在最大化目标探测信噪比的同时实现对目标能量的精确描述。仿真实验结果表明:所提方法操作简单,且能有效地实现整个动态范围内对目标的探测与描述。该方法可为天基目标智能化探测研究提供有益参考。     

高灵敏度量子点-量子阱光电探测器的大动态范围读出设计

针对高灵敏度量子点-量子阱光电器件宽动态的光电响应特性,进行大的动态范围读出设计,对比分析了不同积分电容的CTIA读出结构的测试结果,设计一款低噪声增益自动可调放大器的读出结构,使输出动态范围扩展了26dB,,获得较好的读出信噪比.     

一个提高CMOS图像传感器的动态范围的算法

文章提出了一种新的提高CIOS图像传感器动态范围的算法。这种算法在每个传感器像素的积分期间，以时间间隔的指数方式进行采样，比较采样值和参考电压，若采样值小于参考电压，则将采样值输出。采用这种算法．当在每个积分周期采样N次时，最大可以提高CIOS图像传感器的动态范围2^N-1倍。     

采用线阵TDICCD相机的实时自动增益控制算法

动态范围是遥感器的一项重要性能指标,动态范围过窄会在图像中出现高端饱和、丢失信息或高端闲置、信息压缩在低端的情况.为提高相机的动态范围,需要根据成像景物和光照的实时变化调整信号增益,以最大程度地发挥相机的性能,提高相机成像质量.在深入研究线阵TDICCD的成像原理的基础上,提出了一种基于线阵TDICCD相机的实时自动增...     

衍射光学系统红外光谱目标探测性能

衍射光学系统具有大口径轻量化的优点,但其光谱范围较窄,能利用的红外信号能量较小,通常认为采用后会使红外相机的探测信噪比降低。基于衍射光学系统,分析了对地观测红外相机的目标探测性能,结合一个非制冷红外相机信噪比计算示例,明确了在地物背景和目标光谱特性不同的条件下,基于衍射光学系统的红外相机仍可能具有良好的目标探测性能。同时将红外相机等效噪声功率与激光和电子学系统进行对比,提出了红外探测系统的性能还可能进一步提高的观点,给出了一种引入激光本振结合电子学滤波细分红外光谱降低等效噪声功率的方法。     

长波红外系统三维噪声模型及其分析

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题,重点阐述三维噪声模型的理论分析方法,并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据,通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值,深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响,发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声,空间噪声比时间噪声更为严重,成为限制系统信噪比的重要因素,为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。     

空间遥感用InGaAs探测器低噪声电路系统设计

InGaAs短波红外探测器对于空间遥感有着重要应用价值。为了实现空间遥感仪器提出的高信噪比要求,首先要降低InGaAs探测器后端信号获取电路自身的噪声水平,其次利用热电制冷器对InGaAs探测器制冷,并通过连续式温度控制电路保证热电制冷器在温控过程中对探测器无干扰,使探测器稳定地工作在合适的温度点,这样才能满足仪器的信噪比要求。结果表明,信号获取电路与温度控制电路两部分有效结合,整个低噪声电路系统能明显提高仪器信噪比。     

提高遥感相机电子学成像质量方法

影响遥感相机成像质量的因素很多，为了提高遥感相机电子学成像质量，对核心元器件的信噪比、电路带宽、抑制高频信号干扰和暗电平箝位等影响因素进行了分析，提出了改进方法，并进行了实验验证。达到空间实际应用的要求。     

边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究

设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5 μn5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4V,动态范围大于80 dB.     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

面向卫星动中成像模式的地面实验系统

动中成像模式可实现卫星在大角度快速机动过程中成像,满足遥感观测多样化、定制化、精细化需求。分析了动中成像地面实验系统的基本原理,并在实验室搭建了一套面向动中成像模式的地面实验验证系统。该系统采用高精度、高稳定的动态气浮靶标和基于外触发信号的相机积分时间调整方法。研究了成像质量和光强的关系以及成像质量和相机探测器积分级数、卫星机动角速度的关系,开展了自定义运动曲线的动中成像实验。结果表明,在相机探测器线性区内,不同机动角速度与探测器积分级数获取的图像动态调制传递函数(MTF)值的范围为0.0918~0.1054,满足工程应用(0.1附近)的要求,且MTF值与机动角速度、探测器级数无关。动中成像实验中系统运行稳定,动态MTF值在0.1015±0.0098之间。     

A low-noise low-offset capacitive sensing amplifier for a 50-/spl mu/g//spl radic/Hz monolithic CMOS MEMS accelerometer

This paper describes a CMOS capacitive sensing amplifier for a monolithic MEMS accelerometer fabricated by post-CMOS surface micromachining. This chopper stabilized amplifier employs capacitance matching with optimal transistor sizing to minimize sensor noise floor. Offsets due to sensor and circuit are reduced by ac offset calibration and dc offset cancellation based on a differential difference amplifier (DDA). Low-duty-cycle periodic reset is used to establish robust dc bias at the sensing electrodes with low noise. This work shows that continuous-time voltage sensing can achieve lower noise than switched-capacitor charge integration for sensing ultra-small capacitance changes. A prototype accelerometer integrated with this circuit achieves 50-/spl mu/g//spl radic/Hz acceleration noise floor and 0.02-aF//spl radic/Hz capacitance noise floor while chopped at 1 MHz.     

An Integrating Wide Dynamic-Range Image Sensor With a Logarithmic Response

An integrating CMOS image sensor with a wide dynamic range is described. The dynamic range of these pixels is controlled by a user-defined reference voltage that creates a photocurrent-dependent effective integration time. The operation of these pixels and a method of obtaining a well-controlled logarithmic response are both described. Furthermore, described are the results of two alternative methods of correcting the fixed pattern noise in these pixels and measurements of the temporal noise from individual pixels. These results show that with these pixels, it is possible to match the contrast sensitivity of the human visual system.     

多次采样技术在红外推扫系统中的分析与应用

介绍了影响红外推扫系统噪声等效温差(NETD)的参数,证明了多次采样技术可以显著降低系统NETD,提出了在驻留时间一定的情况下选择积分时间和采样次数的原则.通过短波红外相机实验表明多次采样技术可以显著提高图像质量.     

聚类分割的交互式遥感热红外图像模糊增强北大核心CSCD

交互式遥感热红外图像在边缘区域的像素呈现较强交互干扰,缺少必要区分过程,导致增强后的交互式遥感热红外图像视觉效果差、抗噪性能差、增强效率低。提出基于聚类分割的交互式遥感热红外图像模糊增强方法,采用模糊C均值聚类算法,对交互式遥感热红外图像聚类分割处理,对边缘区域特殊及弱小交互目标分割,进一步区分交互区域的干扰,缩短后期增强所用的时间。采用中值滤波方法去除交互式遥感热红外图像中存在的噪声,结合Sobel算子和二阶微分算子的拉普拉斯算子对去噪后的交互式遥感热红外图像进行锐化处理,通过图像去噪和图像锐化实现交互式遥感热红外图像的模糊增强。仿真实验可知,所提方法进行交互式遥感热红外图像模糊增强所获取的图像清晰度较高、抗噪性能较佳、增强效率较高。