[發明專利]一種電荷域和數字域混合雙向TDI累加系統及方法

在審

• 申請號: 201910849132.4
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110650299A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 梁楠;萬旻;翟立陽;李映寶;李蘇原;申才立;賀強民;翟國芳;吳淞波
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: H04N5/353
• 分類號: H04N5/353;H04N5/355
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 徐曉艷

本發明涉及一種電荷域和數字域混合雙向TDI累加系統及方法，控制時間延遲積分探測器進行電荷轉移，分時對每個子感光區域內n級感光像元針對同一景物感光產生的電荷，在電荷域按列進行累加，將累加后的電荷進行量化并輸出灰度值，得到按TDI掃描方向分時產生的M組數字圖像；將在先產生的數字圖像經過時間延遲后與在后的數字圖像在數字域按列疊加，從而實現景物在TDI方向上的精準匹配。本發明解決了單純使用數字域TDI累加次數過多導致圖像信噪比嚴重降低的問題和電荷域超大級數感光器件的工藝瓶頸問題。

技術領域

本發明涉及一種電荷域和數字域混合雙向TDI累加方法，屬于遙感相機超高分辨率成像電子學領域。

背景技術

目前國內遙感相機，尤其在可見光高分領域，分辨率已經達到分米級水平。商業遙感分辨率已進入0.5米水平，軍用遙感領域在成像分辨率上的進一步需求也越發迫切。然而在分米量級分辨率下，受到入瞳能量的制約，弱光成像能力需要較大時間延遲積分(TDI)級數累加來彌補。TDI感光器件受到工藝和電荷阱深的制約無法實現較大規模的完全電荷域累加，同時采用完全數字域累加成像模式也會引入不必要的圖像噪聲，降低圖像質量。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種電荷域和數字域混合雙向大級數累加方法，解決單純使用數字域TDI累加次數過多導致圖像信噪比嚴重降低的問題和電荷域超大級數感光器件的工藝瓶頸問題。

本發明的技術解決方案是：一種電荷域和數字域混合雙向TDI累加方法:控制時間延遲積分探測器進行電荷轉移，分時對每個子感光區域內n級感光像元針對同一景物感光產生的電荷，在電荷域按列進行累加，將累加后的電荷進行量化并輸出灰度值，得到按TDI掃描方向分時產生的M組數字圖像；將在先產生的數字圖像經過時間延遲后與在后的數字圖像在數字域按列疊加，從而實現景物在TDI方向上的精準匹配。

具體包括：

前向步驟：

(s1-1)、將時間延遲積分探測器的全部感光區域分成M個獨立的子感光區域，每個子感區域至少包括連續n級感光像元；

(s1-2)、根據預設的積分時間，生成時間延遲積分電荷轉移時序，控制時間延遲積分探測器進行電荷轉移，分時對每個子感光區域內n級感光像元針對同一景物感光產生的電荷，按列進行累加，將累加后的電荷進行量化并輸出灰度值，得到按TDI掃描方向分時產生的M組數字圖像；初始化i為1；

(s1-3)、將第i組數字圖像緩存一段時間，實現時間延遲；

(s1-4)、將第i組數字圖像的灰度值與第i+1組數字圖像的灰度值按列進行累加；

(s1-5)、更新i為i加1，重復步驟(s1-3)和步驟(s1-4)，直到將所有對同一景象的M組數字圖像全部累加，從而實現景物在TDI方向上的精準匹配。

所述緩存時間計算公式：L_i為第i個子感光區第n級物理位置，L_i+1為感光與第i+1個子感光區第1級物理位置，d為像元尺寸，Δt為積分時間。

后向步驟：

(s2-1)、將時間延遲積分探測器的全部感光區域分成M個獨立的子感光區域，每個子感區域至少包括連續n級感光像元；

(s2-2)、根據預設的積分時間，生成時間延遲積分電荷轉移時序，控制時間延遲積分探測器進行電荷轉移，分時對每個子感光區域內n級感光像元針對同一景物感光產生的電荷，按列進行累加，將累加后的電荷進行量化并輸出灰度值，得到按TDI掃描方向分時產生的M組數字圖像；初始化j為M；

(s2-3)、將第j組數字圖像緩存一段時間，實現時間延遲；

(s2-4)、將第j組數字圖像像元的灰度值與第j-1組數字圖像像元的灰度值按列進行累加；