TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中,为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够高、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。首先,增加TDI CCD视频信号的增益可调范围和视频AD的量化位数,尽可能高地提取出TDI CCD的噪声;其次,改变TDI CCD接收的辐照度,制定TDI CCD各项视频响应性能的检测方法;最后,提出TDI CCD各项视频响应的准确计算方法,确定测量不确定度。实验结果表明:和以前测量方法相比,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度减小了10倍,其他视频响应性能的不确定度也减小了5倍多,因此,现有测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。     

TDI CCD相机的总体设计

介绍了时间延迟积分（TDI）技术的基本概念，TDI CCD芯片的结构，并在此基础上给出了利用TDI CCD芯片进行相机设计的总体方案。     

横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器

时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)主要应用于弱光信号探测,其在强光应用场合容易出现弥散现象。针对该问题,研制了横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器。该器件包含四个多光谱段(B1～B4区),有效像元数为3 072元,像元尺寸为28μm×28μm。大像元可以在弱光环境下提供良好的光谱区分能力,通过滤光片可获得蓝光、绿光、红光和近红外波段的图像。为了减小抗弥散对器件满阱电子数的不利影响,采用了紧凑的抗弥散结构,仅占像元面积的7.1%。器件满阱电子数为500ke-,抗弥散能力为100倍,读出噪声小于等于70e-,动态范围大于等于7143∶1。     

大视场TDI CCD相机焦平面电路一致性设计

针对大视场TDI CCD拼接相机焦平面存在各通道之间性能的差异性较大,导致多通道拼接好的图像存在明显的亮暗差别等问题,提出一种可靠的、有效的焦平面电路一致性设计方法.首先,介绍了TDI CCD拼接相机焦平面电路结构;其次,全面地阐述了影响焦平面电路非均匀性的因素;然后,从关键元器件筛选、关键电路及PCB一致性设计、FPGA软件一致性设计和多通道主时钟一致性设计四个方面进行了多通道焦平面电路的一致性设计;最后,经过实验证明,在饱和曝光量50％的辐照度下焦平面所有通道响应度的标准偏差为71.4,平均数码值的标准偏差为39.6,同时,所有通道中最低信噪比也能满足44.2 dB,所有性能指标满足相机均匀性要求,实现了大视场TDI CCD相机全视场内的高质量成像.     

高密度模块化TDI CCD成像系统设计

为提升遥感相机的高密度组装技术,采用厚膜集成电路技术设计了高集成度的TDI CCD成像系统,并对该成像系统中的具体设计做了详述。首先TDI CCD焦平面通过机械拼接方式拼凑成可复制的单元。然后,通过三极管射极跟随器增强CCD输出图像信号强度传送给模拟前端芯片LM98640中转换成14 bit的数字信号,再传给现场可编程门阵列芯片XC5VLX50T-1FFG1136C缓存和整合处理。最终,通过TLK2711高速LVDS输出芯片传输给数据采集卡并在计算机上成像。该成像系统中所有的驱动信号和处理时序都是通过现场可编程门阵列产生的,计算机可以通过RS422通信总线对成像系统进行控制和部分参数修改。该系统中的驱动电路和CCD二次电源电路采用厚膜集成电路技术设计,提高了系统的集成度。实验结果表明:整个系统基于厚膜技术,驱动电路PCB电路板减少了2/3的面积,同时采用了机电热一体化的设计,实现了相机的高密度组装。该系统总数据输出速度达到3.6 Gbps,饱和输出图像信噪比52.6 dB。     

慢扫描CCD简化等离子体光谱实时处理

慢扫描ＣＣＤ简化等离子体光谱实时处理电荷耦合器件（ＣＣＤ）是一种两维硅光探测器列阵。每个探测器叫一个象元。当辐射落在象元上时，产生光电子，其数目与辐射强度成正比；在一般工作状态下，光电子被约束在各自的象元中。因此，入射辐射的图象产生相应的电荷图象，它...     

CCD摄象器件光响应均匀性测量

提出用均方根偏差度来表征CCD摄象器件光敏元响应的不均匀度,理论分析了不均匀度测量对转移效率测量的依赖关系,得出一种精确测定不均匀度及转移效率的新方法,建立了测量系统。实验结果与理论分析相符。     

科学级CCD相机的响应度测试研究

响应度是科学级CCD相机的重要技术参数之一,随着成像技术的发展,精确测量科学级CCD相机的响应度变得越来越重要。本文分析了科学级CCD相机响应度的测试技术条件,推导出了响应度的计算公式,建立了科学级响应度测量装置,在不同光照条件下对CCD相机的响应度进行测量与分析,给出了部分测试结果,得到CCD相机响应度随光照度变化的规律。随着CCD相机光敏面光照度的提高,响应度趋于一个恒值,符合CCD相机的实际性能。     

TDI CCD相机系统设计

采用Kodak CCD芯片研制了一整套完整的具有TDI功能的CCD相机系统.分析了CCD相机TDI的工作原理,运用CPLD编写了Pixel驱动,AD转换,数据锁存等时序,采用USB2.0进行数据传输,编写图像采集及相机控制程序.在移动轨道上进行TDI扫描实验,采集图像信息,并对结果进行分析.     

机载TDI CCD相机高速图像实时存储系统

介绍了用于一种机载TDI CCD相机的高速图像实时存储系统的设计方案。系统中CCD相机图像数据经过数据缓存器缓存后传递给DMA控制器,再经过SCSI协议控制器写入SCSI硬盘中。利用VHDL语言对FPGA芯片编程实现主控制器和DMA控制器功能,从而协调SCSI协议处理器实现数据的存储。经过实验验证,该系统能够满足机载TDI CCD相机的高速图像实时存储要求。     

4096×96元可见光TDI CCD成像系统的设计

研制了4096×96元TDI(时间延迟积分)CCD成像系统.阐明了系统的设计原则及使用TDI CCD器件应掌握的主要技术.详细地叙述了旋转速度的计算方法、光学镜头的主要技术指标、TDI CCD器件的工作时序波形,给出了4 096×96元TDI CCD可见光成像器件四抽头的图像合成图片.     

基于辐射亮度反演的TDI CCD相机的响应非均匀性校正

分析了TDI CCD的各种噪声,重点研究了响应非均匀性和固定图形噪声对成像质量的影响,通过辐射亮度反演的方法对响应非均匀性进行了校正。实验结果表明,该校正方法能够有效去除响应非均匀性造成的条纹,得到清晰的图像。     

星上TDI CCD相机成像工作模式的配置与管理?

为了解决星上TDI CCD相机成像工作模式较多、工作模式切换时间较长、配置效率较低等问题,提出了一种高效、可靠的成像工作模式配置和管理方法。首先,分析了星上TDI CCD相机成像单元的内部结构和工作特点;其次,针对成像工作模式中大量的轨道参数、姿态参数和时间参数,结合相应的图像数据提出了一种成像工作模式的有效管理方法;然后,对成像工作模式中比较重要的配置参数(增益、偏置、积分级数和行频)的配置过程分别进行了详细的介绍;最后,对五个增益配置点下TDI CCD相机的响应度进行了检测,同时在4级和8级的积分级数下进行了外场成像试验。实验结果表明:所提出的配置方法准确、可靠,TDI CCD相机响应度的线性较好,且外场成像质量较好、层次分明,实现了星上成像工作模式的有效、可靠的配置和管理。     

多通道TDICCD成像系统的非均匀性校正

为解决多通道TDI CCD成像系统响应非均匀的问题,根据成像系统视频信号的处理流程,详细分析了影响成像系统响应非均匀性的各个因素,对比了当前主要的非均匀性校正处理方法,提出了改进单点校正法,其集成了单点校正法与两点校正法的优点,具有算法简单,效率高,实用性强,测试工作量小等特点,利用该方法对系统所采集的图像进行非均匀校正,试验结果表明,系统响应的非均匀性由3.5%降低至1.5%,在系统响应全部灰度范围内,最大的非均匀性小于2.5%,满足成像系统的使用要求。