基于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。本文采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法,此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。     

三通道偏振成像系统的标定研究

针对现有偏振成像系统无法对天空进行实时性检测的问题,提出一种实时三通道偏振成像系统。对系统存在的误差来源进行详细分析并针对相应误差提出标定方法。利用积分球对CCD线性度进行标定,通过对采集灰度信息的处理,得出光源亮度与图像灰度呈线性关系;同时针对三路独立通道之间灰度响应不一致问题,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了多次重复标定与校正。标定实验结果表明,通过对CCD线性度标定和灰度响应不一致性的标定,灰度响应不一致性得到了明显改善,提高了偏振信息的解析精度,系统偏振角测量误差小于0.6%。     

光锥耦合对ICCD响应不均匀性的影响分析

为提高光锥耦合ICCD成像系统的光响应均匀性,对光锥耦合过程造成光响应不均匀性的机理进行了分析,并用微观图解的方法清晰剖析不均匀性的产生机理. 从CCD光敏元、光锥纤维、像增强器光纤面板输出面的微观结构出发,通过实测图像合成,模拟再现了不均匀性的产生过程,分析了其主要因素,阐明了不均匀度的严重性,提出了通过减小光锥光纤直径改善ICCD的响应不均匀性的解决方案.     

旋光退偏器用于星载光栅成像光谱仪分析

对紫外-可见光谱区星载光栅光谱仪的响应偏振敏感性的问题,采用加入退偏器的方法来消除仪器的偏振响应,保证成像光谱仪测量结果的准确性.退偏器根据大气偏振的特点采用简单双光楔结构旋光退偏器,给出了其退偏度理论表达式,计算分析了系统的线性偏振敏感度.采用矩阵计算法推导分析了退偏器的偏振像差矩阵和光学传递矩阵,重点分析了退偏器引入的双像对成像光谱仪像质的影响.分析结果表明,加入退偏器后,仪器偏振响应敏感度小于1%,系统MTF下降小于1.5%,像质满足使用要求,完全可应用于星载光栅成像光谱仪.     

推扫式高光谱影像的相对辐射定标研究

为了找到更适合于推扫式高光谱影像的相对辐射定标方法,本文从成像光谱仪CCD探元响应不均匀问题入手,在实验室和外场两种情况下,分别通过使用均匀场景法和基于灰阶靶标的相对辐射定标方法对可见—近红外高光谱相机进行相对辐射定标以及进行相对辐射校正,计算并完成了相对辐射定标的精度分析与评价。结果表明:(1)相对辐射定标可以有效地去除条带噪声;(2)由精度评价结果可知,相比较于基于灰阶靶标方法的外场相对辐射定标,使用均匀场景法进行实验室内的相对辐射校正效果更好,可为航空高光谱航飞试验提供参考。     

基于五株排列理论的TDICCD亚像元技术的研究

亚像元成像技术是目前实现相机小型化及提高相机空间分辨率的一种有效方法。将亚像元成像技术引入高速TDI CCD相机中,使相机在不影响扫描速度及不改变TDICCD器件尺寸和相机焦距的情况下,大大提高空间分辨率。通过分析五株排列的抽取和插值理论,设计了亚像元插值算法,由相机输出的两幅原始图像经过计算得到比原图像分辨率高的图像,仿真结果表明,运用亚像元成像技术可以使TDICCD相机的分辨率提高到1．4倍以上。     

偏振干涉成像光谱仪中CCD的成像分析

光谱仪采集目标像的干涉图最终需要通过CCD系统来成像,为了能得到更高的图像分辨率和成像质量,需要不断优化CCD成像系统。偏振干涉成像光谱仪CCD成像系统一般包含两个部分：一是通常所说的光学成像系统,另一部分是CCD图像传感器采样记录系统。本文通过分析和描述CCD的采样过程。来讨论光谱在CCD成像过程中的频谱传输特性,并论述由于离散采样过程带来的频谱混迭对CCD成像系统中成像质量的影响。     

CCD摄像板响应特性及其校正研究

简要分析了CCD摄像板响应特性,并推导出CCD摄像板非线性响应特性函数.利用自制的CCD摄像板响应特性测量系统和自编的图像数据处理程序,获得多个在不同光照强度下的CCD像元输出信号值,进而绘制出CCD摄像板实际响应特性曲线.对响应特性曲线的近似线性区进行曲线拟合,获得响应特性校正曲线及像素校正值.从而实现了用软件法测量CCD摄像板的响应特性和校正CCD摄像板的输出值.     

线阵CCD响应非均匀性的检测与校正

通过分析线阵CCD响应的非均匀性,提出了一种用于线阵CCD的非均匀性检测系统,并给出了基于最小二乘法的校正算法。在不同辐照度下采集各像素的灰度值,用最小二乘法求出期望的辐照度与灰度的对应关系,计算出各像素的修正系数,得到线阵CCD的校正矩阵,并对各像素的实际灰度值进行修正。实验结果表明,校正前灰度偏差达6.1,校正后只有0.02889,有效的改善了线阵CCD响应的非均匀性。     

基于正交试验的植被-土壤像元偏振光谱分析

植被-土壤混合像元是一种在遥感中及其普遍的一种现象,是干旱地区遥感中研究植被分布的热点问题.通过对不同面积比例情况下的植被-土壤混合像元偏振高光谱进行定性以及定量的正交试验分析,并选取了四种常见的植被指数与吸收谷深度这一光谱特征参数进行建模分析.结果表明,偏振角、探测角和植被像元面积比例都会对其偏振高光谱特征产生影响,正交试验结果表明植被面积比例对植被-土壤混合像元偏振高光谱的影响最大,而且它和探测角的交互作用也有显著的影响.同时所选取的植被指数与吸收谷深度呈现出良好的相关关系,证明了利用吸收谷深度来估算植被指数的可行性.     

不同光照条件下数字CCD相机响应不均匀性研究

从理论上分析了数字CCD相机光电响应不均匀性的原因,通过建立数字CCD相机响应不均匀性测试系统和三维模型,推导出了数字CCD相机响应不均匀性的计算公式,对数字CCD相机的响应不均匀性进行测量与分析,给出了测试系统的结构框图和部分测试结果.     

CCD成像器件的不均匀性测试

从理论上分析了CCD暗电流和响应率不均匀性产生的原因,指出了在一定条件下可通过定标的方法减小CCD不均匀性对测量结果的影响．给出了测量CCD暗电流的方法及利用光点注入法测量CCD响应率不均匀性的方法,并通过实验系统验证了这种方法是可行的．     

黑白CCD相机平场影响因素分析及校正方法研究

实用的黑白CCD相机，由于受到诸如光源的不均匀性、光敏单元本身响应差异、暗电流及偏置等因素的影响，对于一个友度均匀的目标，可能会输出强度不均匀的图像，这将对后续图像处理中的目标特征提取及测量不利。针对此问题，对影响黑白CCD平场的因素进行了分析，并提出了一种通过获取暗本底图像数组及标准白图像数组对图像进行校正的方法。实验表明，该方法能够取得理想的效果。     

基于优化ICA算法的高光谱矿物识别

混合像元是影响岩矿高光谱由定性解译向定量反演发展的关键因素之一.以往分离岩矿高光谱混合像元,需要先获得参与混合的端元数量及端元光谱,这在许多场合是难以做到的.独立成分分析可以在端元光谱、混合矩阵未知且没有任何先验知识的情况下,有效分离岩矿高光谱混合像元,只要端元光谱是非高斯性信号且满足统计独立性.它实现了矿物识别,并为矿物丰度反演及成分识别打下了基础.通过引入调整因子,改善独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)算法的收敛性.当参与混合的端元光谱相似度较高或者端元光谱的非高斯性较低时,岩矿高光谱混合像元的分离精度将受到影响.     

偏振光谱成像仪太阳与月球联合在轨标定技术研究

航天遥感器入轨及在轨运行期间，由于重力、应力释放、热以及元器件老化等因素的综合影响需要对其进行在轨标定.为了提高星上辐射标定精度，提出了对月标定和太阳标定相结合的在轨标定方法.通过对月成像实现中心场的在轨绝对辐射标定，标定仪器辐射特性的星地差异和在轨的变化情况.通过太阳标定获取探测器的非均匀性变化.对偏振光谱成像仪标定不确定度进行了分析，研究结果表明：绝对辐射标定总不确定度为3.77%，满足5%辐射标定精度要求.     

带衬底温度补偿的微测辐射热计读出电路

非致冷微测辐射热计具有较大不均匀性,并且输出响应受衬底温度影响很大.提出的读出电路在读出信号的同时能够扩大探测阵列的允许衬底温度.电路采用多列像素共享容式跨阻放大器(CTIA)和DAC,用补偿暗像元扣除静态电流,校正数据经DAC转换送至MOS管的栅极以控制偏置电流达到温度补偿目的.该电路灵敏度高、动态范围大,对于128×128面阵可以达到30Hz以上的帧频,通过PSPICE仿真验证了该读出电路的可行性.     

双扫描镜空间成像系统偏振特性分析

光线非垂直入射到光学界面时会产生偏振效应,且偏振效应随着入射角度的增加显著增强。双扫描镜空间成像系统具有宽光谱、大入射角、大孔径的特点,因此具有较大的偏振灵敏度。由于光电探测器的转化效率对偏振光而言不是各向同性的,而且有时差别很大,为保障光学系统探测灵敏度必须限定光学系统偏振灵敏度。采用斯托克斯矢量和穆勒矩阵的偏振表示方法,推导得出入射角度与双扫描空间成像系统偏振灵敏度之间的数学关系。通过对薄膜设计参数进行一定的工艺修正得出各个光学元件偏振数据,进而得出整个双扫描成像系统的偏振灵敏度。分析结果表明,在可见光波段双扫描成像系统的偏振灵敏度在0.5%左右;在红外波段双扫描空间成像系统偏振影响很小。     

光谱仪焦平面阵列非均匀性校正的研究

针对成像光谱仪相关技术要求,对辐射源定标焦平面阵列非均匀性校正的数学方法进行了深入研究,导出了适于成像光谱仪应用的相关算法并分析了其特点,实验结果表明焦平面阵列非均匀性校正算法能有效提高成像光谱仪干涉图的成像质量,显著提高光谱复原的精确性.     

用于288×4读出电路中的高效率模拟电荷延迟线(英文)

提出了一种带时间延迟积分功能的高性能CMOS读出电路芯片适用的高效率电荷延迟线结构。基于该结构,设计了一款288×4规格焦平面阵列组件适用的CMOS读出电路芯片,并已完成流片、测试。该芯片包括4个视频输出端,每个端口的像元输出频率为4~5MHz(如用于实现384×288规模的成像,帧频可达160Hz)。测试结果表明这款芯片具有高动态范围(大于78dB)、高线性度(大于99.5%)、高均匀性(大于96.8%)等特征。     

用于288×4读出电路中的高效率模拟电荷延迟线

提出了一种带时间延迟积分功能的高性能CMOS读出电路芯片适用的高效率电荷延迟线结构。基于该结构,设计了一款288×4规格焦平面阵列组件适用的CMOS读出电路芯片,并已完成流片、测试。该芯片包括4个视频输出端,每个端口的像元输出频率为4～5MHz（如用于实现384×288规模的成像,帧频可达160Hz）。测试结果表明这款芯片具有高动态范围（大于78dB）、高线性度（大于995%）、高均匀性（大于968%）等特征。