[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

本發明提出一種面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，包括：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；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；建立模擬電路模型，進行預放大、濾波和后置放大的模擬電路傳輸過程；建立模數量化模型，并對輸出的電壓值數據進行數字量化處理，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。本發明可以更好的仿真模擬不同載荷的光電轉換過程，適用于各種全色成像載荷，可為載荷設計方提供載荷設計參數參考。

技術領域

本發明屬于衛星遙感相機仿真技術領域，涉及一種面向面陣CCD 光電轉換的仿真設計方法。

背景技術

衛星成像仿真是在衛星設計、預研階段，針對復雜成像條件下對地 觀測成像質量保障技術研究的重要環節。通過模擬衛星成像過程中各個 環節對像質的影響因素，仿真獲取衛星的模擬影像，可以支持用戶對于 衛星應用能力的分析，進而指導指標需求的提出；可以輔助進行衛星成 像質量的分析。在實際應用前，通過實驗模擬驗證可以及時診斷并排除 隱患和故障、能有效地提高研制質量；另外，通過使用仿真技術進行研 究，還可以大大減少實驗次數和數量，從而起到了縮短研制周期、節約 研制經費、提高性價比的目的。對于新型的高分辨率、高光譜、多波段 對地觀測衛星在未來成像過程中將遇到的問題，以及影響圖像質量的因 素，目前尚無實際實例可以參考。因此在衛星遙感相機研制工作開展前期，進行衛星成像載荷光電轉換仿真，有助于直觀的、定量地分析衛星 運行中的實際狀態和圖像質量。

發明內容

發明所要解決的課題是，針對遙感衛星成像載荷設計階段無法準確 直觀獲取相機成像質量的問題。

用于解決課題的技術手段是，提出一種面向面陣CCD光電轉換的仿 真設計方法，仿真光電轉換過程中各階段影響因素，為載荷設計提供參 考。

本發明提出一種面向面陣CCD光電轉換的仿真設計方法，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。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案，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。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案，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；