[發明專利]面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法

在審

• 申請號: 201711412176.8
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108111759A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 楊德運;肖倩;丁火平;汪松
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/357;H04N5/361
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 王大方;王軍

1.一種面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、根據多光譜輸入圖像的源光譜響應曲線，根據設置的仿真波段范圍仿真計算得到仿真波段的CCD光譜響應度；

步驟2、建立CCD光電轉換模型，并以入射探測器面上的波段輻照度場為輸入完成光電轉換，輸出CCD探測器響應的電壓圖像文件；

步驟3、建立模擬電路模型，并對CCD光電轉換模型輸出的電壓圖像文件進行預放大、濾波和后置放大的模擬電路傳輸過程，輸出電壓值數據；

步驟4、建立模數量化模型，并對模擬電路模型輸出的電壓值數據進行數字量化處理，同時考慮量化過程中產生的量化噪聲，完成由模擬信號到數字信號的量化過程，及輸出數字圖像文件。

2.根據權利要求1所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述步驟1仿真計算得到仿真波段的CCD光譜響應度，包括：

根據相機光學系統的CCD光譜響應曲線中的光譜透過率和設置的仿真波段范圍，進行仿真波段的光學系統透過率提取；

根據CCD的光譜響應度曲線和設置的仿真波段范圍，完成仿真波段的CCD響應度提取。

3.根據權利要求1所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述步驟2以入射探測器面上的波段輻照度場為輸入完成光電轉換，具體為：

輸入待采樣的照度圖像，采樣得到CCD實際接收到的照度圖像；

根據CCD元器件的占空比，計算出單一探元實際接收到的照度圖像；

根據單一探元的響應度以及積分時間，對單一探元進行積分處理；

根據探元的不一致性響應系數，計算及輸出單一探元的電壓；

根據CCD動態范圍對單一探元輸出電壓的影響因素，保存和輸出CCD單一探元光電轉換后的電壓圖像文件。

4.根據權利要求3所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述CCD動態范圍對單一探元輸出電壓的影響因素包括暗電流、飽和輸出電壓和CCD的噪聲。

5.根據權利要求1所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述步驟3對電壓圖像文件進行預放大、濾波和后置放大的模擬電路傳輸過程，具體為：

對CCD光電轉換模型輸出的電壓圖像文件進行阻抗匹配和放大，及根據設置的低通濾波頻率進行低通濾波后輸出模擬電壓；

根據設置的后置放大的增益放大倍數和偏置放大量，對低通濾波所輸出的模擬電壓進行調整及輸出電壓信號；

根據相機噪聲仿真模塊產生的電路噪聲，對后置放大輸出的電壓信號疊加模擬電路噪聲，及輸出電壓值數據。

6.根據權利要求5所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述方法中低通濾波包括空間濾波和頻率濾波。

7.根據權利要求6所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述頻率濾波采用巴特沃斯低通濾波器。

8.根據權利要求1所述的面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，其特征在于，所述步驟4對模擬電路模型輸出的電壓值數據進行數字量化處理，具體為：

將相機噪聲仿真模塊生成的量化噪聲疊加到模擬電路模型輸出的電壓值數據上；

根據建立的量化模型，將所述疊加后的輸出電壓值數據進行模數量化，及輸出數字圖像文件。