基于面阵探测系统的扫描成像信息获取方式研究-论文.pdf

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1、第36卷第6期红外技术、b1B6NO．62014年6月InfraredTechnologyJune2014<图像处理与仿真>基于面阵探测系统的扫描成像信息获取方式研究杨育周，张双垒，龚学艺，黄思婕，苏晓锋，陈凡胜(中国科学院上海技术物理研究所，上海200083)摘要：为了实现对目标进行高信噪比、高时间分辨率的探测，近年来数字时间延迟积分技术(TDI)逐步应用于面阵探测系统。结合自行研制的CMOS探测器，搭建测试平台，对面阵探测系统的扫描成像方式进行深入研究。重点针对数字时间延迟积分技术(TDI)对面阵探测系统信噪比提高的分析，结合试验研究系统信噪比提高倍数与数字TD

2、I级数的关系，并对探测系统时间分辨率与数字TDI级数的关系进行讨论。引入数字TDI及多帧叠加两种图像信息获取方式的对比，分别对特定目标获取图像的噪声特性及非均匀性对比分析。关键词：面阵探测系统；扫描成像；数字时间延迟积分；信噪比；时间分辨率中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1001．8891(2014)06—0479—06ResearchofScanningImagingMethodwithFocalPlaneArrayYANGYu-zhou，ZHANGShuang—lei，GONGXue—yi，HUANGSi-jie，SUXiao-feng，CHENF

3、an-sheng(ShanghaiInstituteofTechnologyofPhysical,Shanghai200083，China)Abstract：InordertoachievethehighSNRandhJghtemporalresolution，thedigitaldomaintime—delayintegral(TDI)technologyisgraduallyappliedtofocalplanearray(FPA)imagingsysteminrecentyears．ThescanningimagingmethodwithFPAisresear

4、ched，focusingontheanalysisoftheimprovementofSNRcombiningwiththeCMOSimagingsystem．Ithasbeendonethatin-depthanalysisoftherelationshipbetweenSNR,temporalresolutionandthedigitaldomaintime—delayintegralstageM．AninnovativecomparisonofthedigitalTDIandstaringsuperpositionimagingmethodisintrodu

5、ced．Keywords：FPAsystem，scanningimaging，digitaltime—delayintegral，SNR，temporalresolution0引言题，同时还可以提高系统的信噪比(SNR)。信噪比是成像系统一个十分重要的指标，影响到目标的检未来的军事应用对成像系统的各项指标提出了测、识别与跟踪。更具有挑战性的要求，成像系统要能够同时实现大视场、高时间分辨率和高信噪比的探测，但是常规1数字时间延迟积分技术的系统设计思路难以满足这一需求】。美国天基红1．1概述外预警系统(SBIRS)的GEO一1载荷平台搭载的凝时间延迟积分技术(TDI)已

6、经有20几年的历视相机采用步进凝视模式对较小的目标区域进行步史，曾一度是指基于电荷域实现TDI功能的进凝视探测，步进凝视模式虽然在大视场和高空间TDI—CCD探测器，随着CMOS图像传感器在信噪分辨率之间取得了折衷，但却是以牺牲系统的时间比、光灵敏度和动态范围等方面的改善，科学家们分辨率为代价。兼顾大视场和高时间分辨率的探测试图将TDI技术应用于CMOS器件【2】，由于在需求，本文提出面阵探测系统扫描成像信息获取方CMOS器件中难以实现类似TDICCD的电荷转移法，将采集到的数据进行数字时间延迟积分(DTDI)，积分过程，于是只能从模拟域和数字域实现TDI。就可以弥

7、补由于扫描成像带来的曝光时间不足的问收稿日期：2014．01．16；修订日期：2014．02．17．作者简介：杨育周(1988一)，男，在读硕士研究生，主要从事面阵探测系统扫描成像方法的研究，E-mail：fdyangl0u@163．corn。通讯作者：陈凡胜(1978-)，男，研究员，目前担任国家某重大专项卫星载荷项目负责人，中科院某重大创新项目课题负责人．基金项目：中科院重大刨新项目，基金编号：G09K1200B00。479第36卷第6期红外技术、b1．36NO．62014年6月InfraredTechnologyJune20l4Lepage等【3】在200