星上CCD成像非均匀性的实时校正

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1、第18卷第6期光学精密工程Vo1．18NO．62010年6月OpticsandPrecisionEngineeringJun．2010文章编号1004—924X(201O)O6—1420—09星上CCD成像非均匀性的实时校正王文华，何斌，韩双丽，李国宁，吕增明，任建岳(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：研究了时间延时积分(TDICCD)成像产生非均匀性的原因，基于两点校正算法探讨了星上图像非均匀性实时校正的可行性方案。鉴于工程一体化设计的要求，在常用的CCD时序处理器FPGA上实现了硬件实时校正。通过对相机均匀辐射

2、定标，利用FPGA读取前32行TDICCD图像数据进行非均匀性等效灰度值(NUEDN)计算，根据工程经验，设定当NUEDN>2时对数字图像进行非均匀性实时校正。硬件实时校正结果表明，均匀辐照下NUEDN可降至0．29。实验室动态目标滚筒成像试验表明，实时校正后TDICCD推扫成像均匀光滑，满足工程需要。关键词：时间延时积分CCD；成像非均匀性；FPGA；两点校正法；辐射定标中图分类号：TP391；TN386．5文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20101806．1420WANGWen—hua，HEBin，HANShuang—li，LIGuo—ning，IUZeng—ming，REN

3、Jian—yue(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)Abstract：ThereasonsforthenonuniformityinCCDimagingwereresearched，andthefeasibleschemestocorrectthenonuniformityofanimagefrom

4、asatellitewerediscussedbyusingaflatfieldcorrectionmethod．Then，basedonFPGA—basedprocessor，areal—timecorrectionapproachwaspres—entedtocontrolalloftheoperationsofTDICCDtoimplementthehardwarecorrectionofthenonuni—formity．Furthermore，theNonuniformityEquivalentDigitalNumber(NUEDN)wascalculatedbyu—singFPGA

5、toextractthefirst32rowsofarawimageintheuniformexposure．andtherealtimecor—rectionfordigitalimageswascarriedoutwhentheNUEDNwassettobemorethan2．Theexperi—mentalresultsintheuniformexposureindicatethattheNUEDNfallstO0．29．Dynamicpush—scanningimagingtestwasalsoperformedwithastandardresolutionchartattachedo

6、naroller，andtheresultshaveprovedthevalidityoftheapproachinpracticalprojects．Keywords：TimeDelayIntegratedCCD(TDICCD)；imagingnonuniformity}FPGA；flatfieldcorrec—tion；radiometriecalibration收稿日期：2009—06—18：修订日期：2009—08—26．基金项目：国家863高技术研究发展计划资助项目(No．863—2—5—1—13B)第6期王文华，等：星上CCD成像非均匀性的实时校正体从信号传递过程来分析，如图1所示

7、，导致非均引言匀性的因素首先是光学系统；其次是拼接多片TDICCD的焦平面，其人射窗口材料因透过率各TDICCD已广泛应用于各个工程领域，其高异所导致的响应不均匀性；第三就是TDICCD成灵敏度特性等优点使其成为弱光探测方面的首像光敏元响应度的不一致性；还有读出电路自身选。但当对成像特性有很高要求时，则应该考虑以及CCD信号处理电路与CCD探测器的耦合因成像系统的响应非均匀性。所谓响应非均匀性是素