一体化EMCCD微光相机的设计

电子倍增电荷耦合器件(E1ectron Multiplying Charge Coupled Device,EMCCD)是一种新型高灵敏度图像传感器。近年来,EMCCD相机在微光探测领域的应用越来越广泛。为了在微光相机中应用新型EMCCD器件,设计了一种探测能力强、数据更新快、具有一体化光纤接口的微光成像系统。主要研究了EMCCD相机的设计方法,说明了EMCCD的工作原理,论述了基于TC253SPD—BO的EMCCD微光相机的设计方案。用成像实验和信噪比测试实验验证了所设计的一体化微光相机的性能。结果表明,该相机不仅可以实现20km以上的数据传输和30f/s的拍摄帧频,而且还可实现弱光条件下的探测功能,并具有较高的系统信噪比。     

基于小波变换的EMCCD微光图像融合算法

由于增益水平的不同,电子倍增电荷耦合器件图像所显现的图像内容不同,且图像动态范围极窄、对比度低、图像整体偏暗或模糊发白。为了提高微光图像动态范围及对比度,采用将不同增益水平的微光图像进行融合的算法,即先获取两组同场景但增益不同的微光图像,再对小波分解后的微光图像选择不同的融合规则,最后通过小波变换实现图像融合,得到了高质量的融合图像,并取得了融合图像的信息熵、标准差、平均梯度等性能指标数据。结果表明,该融合算法能使得融合后的图像同时包含低亮度景物和高亮度景物,达到了增大微光图像的动态范围及对比度的目的,有效改善了微光图像的质量。     

适用于昼夜视觉的微光CIS

CMOS图像传感器(CIS)相比于CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本(SWa P-C)的优势,CIS技术的最新进步,特别在低读出噪声和高灵敏度的突破,使其不仅达到了相当于CCD图像传感器的图像性能,同时也将其微光使用限定推进到了微光条件,介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光CIS组件,具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力,可作为一种在微光成像性能和SWa P-C优选的可见光近红外(VIS-NIR)昼夜成像器件。     

低照度CMOS图像传感器技术

与其他固体微光器件相比,低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势,是固体微光器件发展的重要方向。但目前低照度CMOS图像传感器的微光性能还不能满足夜视应用要求。本文介绍了低照度CMOS图像传感器及提高其灵敏度的几种技术途径,采用低照度技术后CMOS图像传感器性能已接近实用要求。随着CMOS工艺技术的不断发展及低照度CMOS图像传感器研究的不断深入,在不远的将来,低照度CMOS图像传感器将成为固体微光器件的重要一员。     

用于微光摄像的CCD器件

本文主要介绍了用于微光摄像的薄型，背向照明ＣＣＤ（ＢＣＣＤ）和电子轰击型ＣＣＤ（ＥＢＣＣＤ）。同时对各种微光ＣＣＤ的性能进行了比较。结果表明：ＢＣＣＤ和ＥＢＣＣＤ可提供高对比度和高分辨率的微光图像，这两种ＣＣＤ器件比其它微光ＣＣＤ器件具有更高的微光图像探测能力，可广泛应用于弱目标图像探测，警戒监视，显微摄像，医学图像分析，Ｘ射线诊断和多波段光谱分析等科学研究领域。     

外界因素对微光图像的影响

计算机模拟生成微光图像的技术已用于夜视光电系统的性能测试，目标识别等方面，具有重要的军事价值。讨论了夜视系统通过低层大气时的光学成像问题，及成像器件对图像的影响，对计算机模拟生成的微光图像的比较，直观地反映了各种外界因素对激光图像的影响。     

微光图像的计算机模拟

利用计算机模拟生成微光图像的技术已用于夜视光电系统的性能测试、目标识别等方面，具有重要的事军价值。讨论了夜视系统通过低层大气时的光学成像问题，及成像器件对图像产生的影响。建立了大气和微光CCD作用效果模型，模拟生成了逼真的微光图像。     

微光图像和紫外图像分析与融合方法研究

在分析了微光图像和紫外图像的特征以及双通道彩色夜视系统信息量的基础上，提出了微光图像和紫外图像双通道彩色夜视理论。在设计并试验了灰度调制法、谱域融合法、特有成分融合法的基础上，提出了微光图像和紫外图像假彩色融合的改进算法以及新算法，包括微光图像和紫外图像分段灰度调制法、图像差别提取法、基于物体对夜天光反射特性的成分分离法，以及体现图像传感器光谱响应和视觉自然感受的色空间映射法，取得了较好的效果。     

微光ICCD相机的动态调制传递函数理论模型研究

在微光像增强型电荷耦合器件(Intensified Charge-coupled Device,ICCD)积分时间内,空间振动影响微光ICCD相机的成像,导致成像质量下降。对于振动环境下微光ICCD相机成像,采用动态调制传递函数(modulation transfer function,MTF)评价空间振动对成像质量影响。结合微光ICCD相机特有结构,提出微光ICCD相机的动态MTF理论模型,分析低频正弦振动及高频正弦振动中,振动幅度、振动周期、积分时间等不同因素对成像质量的影响。     

新型传感器讲座 第六讲 线列电荷耦合图像传感器(上)

电荷耦合图像传感器是一种能将光学图像转换成模拟电信号的固体光电转换器件。电荷耦合图像传感器是在1970年电荷耦合器件(CCD)发明之后发展起来的新器件。十余年来,它的发展十分迅速,不仅像元数不断增加,例如线列已有5000像元,而且性能也逐步提高,如转移效率已达99.999％以上,噪声可小于10个电子/像元,灵敏度已超过光导摄像管。近年来用于电视摄像的单片彩色电荷耦合图像传感器已得到广泛的重视,并取得了很大的发展,目前已开始进入民用市场。用于红外波段、X射线波段和电子束探测的电荷耦合图像传感器也都试制成功,并开始在实验中应用。     

微光CCD电视系统分辨特性测试

介绍了微光ＣＣＤ电视系统分辨特性的测试原理和测试方法，给出用此方法测试微光ＣＣＤ电视系统的测试结果，并与国外同类产品的分辨率进行了对比分析。     

微光CCD摄像器件综合特性的分析与比较

ＣＣＤ的优良特性使其在微光电视技术领域得到了广泛运用。本文对各种微光ＣＣＤ摄像器件的综合特性例如信噪比、探测率、动态范围与计数模式等进行了详细的研究与对比，并得出基本结论。     

时空域三维结构图象噪声及信噪比测试

微光ＣＣＤ电视系统性能测试是微光成象技术的重要组成部分。本文提出了时空域三维结构图象噪声的测试模型，建立了测试和分析系统，对微光ＣＣＤ电视系统信号和噪声进行测试与分析，并且分别给出了时间域噪声和空间域噪声分布情况的三维曲线。     

远距离红外与微光/可见光融合成像系统

提出了一种基于查找表的硬件方法,实现了基于l空间色彩传递的图像融合,并以此为基础研制了一种红外热像仪/微光电视/CCD融合成像系统。微光电视和CCD分别在夜间和白天与热像仪融合,构成一全天时的融合成像系统。该系统能够获得近似自然色的图像融合效果,并具有较好的色彩一致性。系统还设计了两种视场,以适应大视场搜索、小视场跟踪的需要;增加了激光测距能力,以满足距离估算的需要。实验结果表明了该系统在导航、监控和目标探测等方面的应用潜力。     

Complex Lattice Reduction Algorithm for Low-Complexity Full-Diversity MIMO Detection

Recently, lattice-reduction-aided detectors have been proposed for multiinput multioutput (MIMO) systems to achieve performance with full diversity like the maximum likelihood receiver. However, these lattice-reduction-aided detectors are based on the traditional Lenstra-Lenstra-Lovasz (LLL) reduction algorithm that was originally introduced for reducing real lattice bases, in spite of the fact that the channel matrices are inherently complex-valued. In this paper, we introduce the complex LLL algorithm for direct application to reducing the basis of a complex lattice which is naturally defined by a complex-valued channel matrix. We derive an upper bound on proximity factors, which not only show the full diversity of complex LLL reduction-aided detectors, but also characterize the performance gap relative to the lattice decoder. Our analysis reveals that the complex LLL algorithm can reduce the complexity by nearly 50% compared to the traditional LLL algorithm, and this is confirmed by simulation. Interestingly, our simulation results suggest that the complex LLL algorithm has practically the same bit-error-rate performance as the traditional LLL algorithm, in spite of its lower complexity.     

脉冲激光对CCD的软损伤技术研究

根据CCD的结构特点,研究分析了YAG脉冲激光对CCD的损伤及其损伤机制,开展了脉冲激光对CCD的软损伤实验,实验验证了光饱和及光饱和串音现象,并提出了光电对抗中可以利用CCD的光饱和串音现象实现干扰对方的光电传感系统的结论。     

微光视频器件及其技术的进展

微光夜视技术作为当今拓展人眼夜间视觉感知的主要技术之一,在军事和民用领域都有广泛的应用。随着数字图像处理技术的发展,微光视频器件为通过图像处理进一步提升夜视图像质量,为与红外热成像的图像信息融合,为提高夜间对目标探测/识别和场景理解能力等方面提供了广泛空间,成为当前国内外夜视技术发展的重要方向之一。论文综述了微光视频器件发展,分析了电真空+固体微光视频成像器件(如像增强CCD/CMOS(ICCD/ICMOS)器件、电子轰击EBCCD/EBCMOS器件等)、全固体微光视频成像器件(如电子倍增CCD器件、超低照度CMOS器件等)的特点和发展趋势,并结合法国PHOTONIS公司的LYNX计划,对微光夜视技术的发展进行了分析和讨论。     

基于Vega的微光夜视系统性能仿真技术研究

介绍了有关Vega视景仿真软件的基本理论和概念。结合VC编程软件,编制了一个集计算和仿真功能于一体的应用软件,可以对各种条件下的微光夜视系统进行视距估算和性能仿真,为微光系统的设计提供评估,文中给出了软件对车用微光夜视仪的仿真结果。     

CMOS与CCD性能及高清应用比较

互补金属氧化物半导体（CMOS）与电荷耦合器件（CCD）是目前主流的图像传感器件。CMOS与CCD图像传感器的研究几乎同时起步,但是CMOS的应用有相当一段时期落后于CCD。近些年,各个级别质量的图像采集领域,都有COMS图像传感器的应用。从CMOS和CCD图像传感器采用的技术手段和性能表现两大方面做了较为全面的比较和分析,给出了较为详细的对比参数表,并介绍了CMOS和CCD传感器在高清摄像方面的高端应用。