TDI-CCD总剂量辐射效应及测试

为评估空间辐射效应对应用于某空间相机的TDI-CCD的成像性能的影响,从器件的电路结构入手,分析了总剂量辐射效应对器件主要性能指标的影响.针对此器件的总剂量辐照测试方法研制了测试装置.用~(60)Co 对器件进行了γ射线总剂量辐照实验,定量测试了受辐照前后器件的光电响应性能及对比度传递函数的变化情况.实验结果表明,总辐照剂量达到20 krad(Si)时,定制TDI-CCD的相对响应度、暗电流、动态范围、最大信噪比相对于该器件没受辐照的初始值变化量均小于5%,对比度传递函数(CTF)没有明显变化,说明定制TDI-CCD器件能够满足某空间相机的使用要求.     

基于FPGA的面阵CCD成像系统设计

采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为图像传感器,设计了一款新型CCD成像系统。以Altera公司的FPGA芯片EP1C12F256作为时序发生器产生CCD驱动信号。采用相关双采样技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高信噪比。在QuartusⅡ9.1开发环境下采用VHDL编程,并利用Modelsim SE 6.5仿真软件进行仿真测试。实验结果表明,所设计的时序满足ICX415AL的时序要求,在29.5 MHz的时钟驱动下,每秒输出50帧图片,能满足高速跟踪要求。     

中小型圆形反射镜检测支撑优化

为了优化中小型圆形反射镜在加工、镀膜、装调等阶段的检测中所需的支撑结构,以V型块支撑工作原理设计了支撑位置及支撑点夹角均可调整的分体式支撑。利用有限元方法得到TMA系统中Φ136 mm非球面次镜面形随支撑点夹角的变化趋势,并根据趋势曲线,确定支撑点夹角为100°状态下,分体式支撑结构引起的镜面面形变化最小(RMS=0.57nm)。利用干涉仪结合补偿器的检测方式,对分体式支撑在不同的支撑点夹角下的镜面面形进行检测。所得结果与有限元方法得到的镜面面形随支撑点夹角变化趋势与试验结果相符,且在100°时分体式支撑引起的镜面面形变化(RMS=0.015 wave)明显优于其他角度。再以不同的镜坯材料及反射镜直径尺寸进行仿真对比,结果表明:镜面面形随支撑点夹角的变化趋势与反射镜材料和尺寸无关,趋势曲线幅值随材料弹性模量和反射镜直径改变而变化。优化得到的分体式支撑对于中小型圆反射镜具有广泛适用性。     

基于改进的K-L变换的多光谱图像压缩算法

融合离散小波变换(DWT,discrete wavelet tran sform)与Karhunen-Loeve变换(KLT),将图像的能量集中到少数系数上,以达到更好的 压缩效果。首先将多光谱图像的每个谱段进行快速9/72D DWT,消除多光谱图像的大部分 空间冗余;然后对所有谱段产生的小波系数进行改进的KLT,来消除光谱冗余和残存的空 间冗余;最后对所得谱段产生的小波系数进行改进的KLT,来消除光谱冗余和残存的空间冗 余;最后对所得系数进行熵编码,得到压缩码流。实验结果表明,在码率为0.25～2.0bit/ pixel范围内,平均信噪比(SNR)高于41dB,同时缩短了运 算时间,从而提升了多光谱图像压 缩算法的性能。     

一种实时视频压缩系统设计及硬件实现

针对可见光相机CMOS输出大数据量时出现压缩系统 实时传输困难的问题,提出了一种基于ADV212的实时视频压缩方案。 首先根据CMOS视频格式以及ADV212工 作原理,提出利用Custom-specific工作模式为各种格式的视频提供接口,并通过FPGA内部 的块RAM以 及SDRAM的乒乓操作对数据进行缓存,显著地提高了工作效率;之后,为了适用于不同应用 场合,本文 方法实现了码流的存储后传输以及直接传输之间的切换,并通过纠错编码极大地提升了闪存 的纠错能力; 最后,为了验证方法的可行性,基于压缩板以及解压板进行了实验验证。结果表明,压 缩系统可实现 实时稳定的工作,通过软件设置,系统可以实现极高的压缩比,压缩比为80∶1时的平均峰值信噪比(PSNR) 为28.238dB,压缩比为150∶1时的PSNR为26.165dB,解决了在大数据量下压缩系统硬件实现困难以及实时传输困难等问题。     

基于FPGA的大面阵CCD高帧频驱动电路设计

介绍了Dalsa公司的33M像素大面阵CCD的内部结构,着重分析了该款CCD的驱动时序.针对大面阵CCD图像传感器帧频较低的缺点,设计了基于现场可编程逻辑门阵列的驱动电路.改进了CCD芯片的偏置电压电路,提出了4 路同时输出以提高帧频的电路设计方法,最高帧频可达2.7帧/s ,相比单端输出时的0.7帧/s提高了约4倍.选用FPGA作为核心器件,使用VHDL语言设计驱动时序,在ISE和Modelsim环境下对所设计的驱动时序发生器进行仿真实验.实验结果表明,所设计的驱动电路能够满足大面阵CCD高帧频应用.     

用于目标跟踪的大视场CCD相机自动调光方法及实现

针对用于目标跟踪的大视场CCD相机的特殊结构,为了获得高质量图像,提出了一种基于电子快门无级调节的自动调光方法,即通过实时调整CCD相机的曝光时间来实现快速、高精度调光.文中提出了多区域灰度加权的图像灰度均值提取方法,消除了因大视场CCD相机背景图像数据过多而给自动调光带来的影响.系统采用FPGA内置RAM,通过乒乓缓存策略保证调光算法的实时性.通过对CCD相机的辐射定标和外景成像实验表明:该调光方法在辐亮度为25.697~260.548 W/m~2·sr区间内具有良好的图像质量,不仅满足调光速度快、实时性好、适应性强的要求,而且与无调光模式工作状态比较,CCD相机的动态范围增大了20倍,满足调光范围宽的要求.     

基于行间转移CCD场输出模式下的成像系统设计

采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的CCD成像系统.成像系统采用CCD信号专用芯片CXA1310AQ进行信号处理,使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端.针对 ICX415AL的结构和特点,设计了系统的时序电路和驱动电路.CCD工作模式为场输出模式,可以理解为垂直方向的Binning技术.采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比.整个系统采用现场可编程门阵列作为核心器件,通过自上而下的模块设计完成了CCD驱动时序、数据采集时序控制和视频信号简单处理.     

TMA 空间相机性能稳定性的全状态分析与测试

光学系统波像差是空间相机的关键成像性能指标,其稳定性决定了成像质量的稳定性。针对大视场TMA 空间相机研制过程和在轨成像时重力和温度变化状态,用有限元方法分析反射镜位置公差、面形等尺寸稳定性,结合反射镜的加工面形,计算光学系统波像差,分析成像性能稳定性的变化;采用实验室多方向重力(水平、悬挂、向上、向下等)和204环境调温状态模拟测试,系统波像差平均在/14.7～/12.4 之间,单个视场最低为/11。波像差的分析数据与测试结果趋势一致,各状态平均误差范围为-0.012 6 ～0.003 1 ,最大单点误差为-0.023;在不同状态下的传函复合测试结果都达0.21 以上,相对变化小于-4.8%。该方法作为分析、验证系统成像稳定性有效便捷的手段,应用到大视场TMA 空间相机的研制中,指导设计、分析薄弱环节,通过全状态的分析和测试,说明大视场TMA空间相机具有良好稳定的成像性能。     

空间光学镜头可适应边界温度的CAE计算方法

提出了空间遥感器温度场的描述方法,建立了某空间遥感器光学镜头的热光学分析模型,计算得到了该空间光学遥感器温度水平和温差要求的热控指标。在对遥感器在轨运行热载荷状态进行假定描述的基础上,用有限元方法进行了温度场及热弹性变形分析,得出假定温度载荷作用下光学遥感器各光学表面的变形量及刚体位移量。利用Zernike多项式进行波前差拟合,得到Zernike多项式系数,代入光学系统,利用CODEV光学计算软件计算热载荷作用下光学镜头的传递函数(MTF)。通过迭代,得到光学系统满足传递函数指标＞0.4要求的各温度场临界值,完成了从光学指标到热控指标的转换,避免了热控设计的过设计或设计不足, 可以在设计方案阶段作为遥感器结构的热适应性设计的参考,同时为制定合理的热控设计指标提供数据依据。