[發明專利]一種圖像傳感器全陣列像素響應函數測量方法

有效

• 申請號: 201811042603.2
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109286809B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 曹陽;李保權;李海濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00
• 代理公司: 11472 北京方安思達知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳琳琳;李彪

本發明公開了一種圖像傳感器全陣列像素響應函數測量的方法，所述方法包括：步驟1)獲取圖像傳感器全陣列每個像素的像素響應函數頻譜在設定的頻率范圍內每一個頻率處的幅值和幅角之差；步驟2)用直接測量法測得圖像傳感器全陣列左上角第一個像素的像素響應函數；對該像素響應函數進行離散傅里葉變換，得到該像素響應函數的相位頻譜；步驟3)利用步驟2)中的左上角第一個像素的相位頻譜和步驟1)中得到的每個像素的像素響應頻譜的幅值和幅角之差，計算得到圖像傳感器全陣列每個像素的像素響應函數。本發明的方法具有標定速度快的優點，可應用于實際工程，并可以同時對多個探測器陣列的所有像素的響應函數進行標定，快速得到空間域上的像素響應函數。

技術領域

本發明涉及天文學和空間技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器全陣列像素響應函數測量的方法。

背景技術

圖像傳感器(CCD、CMOS等)由于其便于數字化存儲、傳輸和處理的優點，在光學成像領域已經取代膠片占據了統治地位。隨著超大規模集成電路工藝的發展，圖像傳感器的分辨率、靈敏度、量子效率等技術指標有了大幅提升，已被廣泛應用于天文成像、光譜、天體測量、空間技術等領域。

為了提高相應測量系統的精度，許多對圖像傳感器輸入光強分布和輸出分布之間關系進行標定的方法和技術被提了出來。但是這些方法考慮的最小單元均為1個像素，也就是假設一個像素內部不同位置對光的響應是相同的。但實際上，由于光刻工藝和相鄰像素的干擾等問題，像素內不同位置的量子效率(即像素響應函數)是不相同的，很多情況下不能忽略這個問題。尤其是在天體測量和天文光度測量等應用當中，所成圖像多為降采樣或臨界采樣圖像，忽略像素內部響應不均勻性會對測量結果產生很大影響。

傳統的測量像素響應函數的方法主要是直接測量法。這種方法用光學系統生成一個很小的聚焦光斑對每個像素的不同位置進行掃描，就可以得到每個像素的像素響應函數。這種方法的優點是比較直接，對理解單個像素響應的性質十分有效；缺點是該方法需要對每個像素進行逐點掃描，工作量大，十分耗時，不能應用于實際工程。近年來，一些在頻域空間標定像素響應函數的方法被提出，這類方法利用外差式激光干涉裝置產生具有頻差的兩束激光，從而在探測器表面形成動態干涉條紋，通過對條紋圖像的處理可以對探測器的像素響應頻域特性進行反演，如圖1所示。這類方法的優點是可以對所有像素同時進行標定，速度快，缺點是得到的標定結果不能轉換到空間域上，應用有很大局限性。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統像素響應函數標定方法的局限性，提供一種效率高，可以應用于實際工程，對圖像傳感器全陣列的像素響應函數進行標定的方法。

為了實現上述目的，本發明提供來了一種圖像傳感器全陣列像素響應函數測量的方法，所述方法包括：

步驟1)在若干個設定頻率上，獲取圖像傳感器全陣列每個像素的像素響應函數頻譜的幅值和幅角之差；

步驟2)在與步驟1)相同的設定頻率上，用直接測量法測得圖像傳感器全陣列左上角第一個像素的像素響應函數；對該像素響應函數進行離散傅里葉變換，得到該像素響應函數的相位頻譜；

步驟3)利用步驟1)中得到的每個像素的像素響應頻譜的幅值和幅角之差以及步驟2)中的左上角第一個像素的相位頻譜，計算得到圖像傳感器全陣列每個像素的像素響應函數。

作為上述方法的一種改進，所述設定頻率的橫向分量k_x和縱向分量k_y的取值為：M為像素相應函數的分辨率，M的取值范圍為15～30。

作為上述方法的一種改進，所述步驟1)具體包括：

步驟1-1)使用積分球對圖像傳感器的平場響應不均勻性進行標定，標定結果記為q_mn，表示第(m，n)像素的平場響應不均勻性；