專利名稱：線陣ccd像元響應(yīng)不一致性校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線陣CXD像元響應(yīng)不一致性的校正方法。
背景技術(shù)：
電荷耦合器件(Charge-Coupled Devices)，簡稱CCD，是一種基于光電轉(zhuǎn)換原理的半導(dǎo)體成像器件。CCD是目前成像系統(tǒng)的核心成像器件，它能夠?qū)⑷肷涔庾赢a(chǎn)生的電荷收集到它的勢阱中，并通過控制電路將所收集的電荷以電荷轉(zhuǎn)移的方式輸出，從而形成對應(yīng)于光學(xué)圖像的數(shù)字圖像。CCD的輸出信號中包含著各種各樣的噪聲，如光子散粒噪聲、暗電流噪聲、固定圖形噪聲和讀出噪聲等，這些噪聲的存在嚴(yán)重影響了遙感器的探測靈敏度和空間分辨率，因此抑制或消除圖像噪聲是提高探測器成像性能的有效手段。單個CXD像元的理想光電響應(yīng)模型為Yi = nxi+n (1)其中，y,為輸出信號電壓，Xi為輸入的光強(qiáng)，η為CXD的光響應(yīng)度，n為暗輸出電壓(包括一些隨機(jī)噪聲)，i代表CXD的第i個像元。由公式(1)可知，單個CXD像元的輸出信號電壓與輸入光強(qiáng)滿足線性關(guān)系。理論上，CXD中各個像元的光響應(yīng)度η和暗輸出電壓n應(yīng)該完全一致，但實(shí)際上由于光電響應(yīng)不一致性和暗電流噪聲不一致性的存在，使得不同像元的η和n均不相同， 這就導(dǎo)致C⑶在均勻光照條件下，各個像元的輸出存在一些差異，這種現(xiàn)象稱為像元響應(yīng)不一致性。這種不一致性可以描述為Yi = n iXi+rii (2)在上式中，Jii和ni分別為第i個像元的光響應(yīng)度和暗輸出電壓，其中一次項(xiàng)系數(shù)反映了光電響應(yīng)不一致性，常數(shù)項(xiàng)反映了暗電流噪聲的不一致性。由公式(1)和( 可知，CCD各個像元在均勻光入射條件下的理想光電響應(yīng)模型和實(shí)際模型分別如下y = nx+n (3)Yi = n iX+rii (4)公式中，χ為輸入的均勻光，y和Ji分別代表CXD的理想輸出和實(shí)際輸出。將上述兩式聯(lián)立可得 y=^-yi+n-zrni=Kyi+k(5)現(xiàn)有的兩點(diǎn)校正方法采用下式進(jìn)行像元響應(yīng)的不一致性校正Si = kiYi+bj (6)其中，Si為校正后的圖像，弋=}，勿="-^^·，分別稱為校正的增益因子和偏
'η
移量。傳統(tǒng)兩點(diǎn)校正方法僅使用兩組定標(biāo)系數(shù)完成不一致性校正(包括暗電流噪聲及其不一致性校正和光電響應(yīng)不一致性校正)，同時沒有考慮A/D轉(zhuǎn)換芯片的增益對校正結(jié)果的影響，因此校正效果較差。此外由于該方法沒有使用CCD中的暗像元，因此校正后圖像中還殘留著一些暗電流噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種實(shí)現(xiàn)簡單、校正精度高的線陣CCD像元響應(yīng)不一致性校正方法，可用于基于CCD的成像系統(tǒng)中，以消除像元響應(yīng)不一致性噪聲引起的圖像信息退化。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是線陣CCD像元響應(yīng)不一致性校正方法，采用公式Si = Ici (Yi-㈨X DC+Ci X g))對CXD的像元響應(yīng)不一致性進(jìn)行校正，然后采用公式Pi = k X Si對校
正結(jié)果進(jìn)行數(shù)字增益調(diào)整，其中Pi為數(shù)字增益調(diào)整后的結(jié)果，k為增益系數(shù)，
權(quán)利要求
1.線陣CXD像元響應(yīng)不一致性校正方法，其特征在于采用公式Si = Ici (Yi-㈨X DC+Ci X g))對CXD的像元響應(yīng)不一致性進(jìn)行校正，然后采用公式Pi = k X Si對校正結(jié)果進(jìn)行數(shù)字增益調(diào)整，其中Pi為數(shù)字增益調(diào)整后的結(jié)果，k為增益系數(shù)，A= 2「二，max(DC)η為A/D轉(zhuǎn)換芯片的位數(shù)，max (DC)為實(shí)測的暗電流噪聲最大值，為輸入的非均勻圖像山為光電響應(yīng)不一致性校正系數(shù)，h和Ci為暗電流噪聲及其不一致性校正系數(shù)，DC為暗電流噪聲的大小，g為A/D轉(zhuǎn)換芯片的增益值，DC根據(jù)當(dāng)前CCD的工作狀態(tài)，采用迭代的方法求取，當(dāng) Imdc-DCV11 > Tdc 且 mcr > Tcr 時，DCj = DCjm當(dāng) mdc—DCw > Tdc 且 mcr < Tcr 時，DCj = DCj-^Tdc^ DCj-rnidc > Tdc mcr < Tcr DCj = DCj^1-Tdc其他情況下，DCj = α DCjm+(1-α )mdc。 ι N式中^fc ^ Σ6^為暗像元的均值，djn代表暗像元的輸出信號，N表示暗像元的個 數(shù)，DC1和DCim分別表示當(dāng)前行和上一行的暗電流噪聲大小，DC1的初值DC1為- 為由CCD中隨機(jī)噪聲的大小決定的權(quán)值，Td。為用于判斷暗像元是否突變的閾值，為轉(zhuǎn)移完所有有效像元后從水平轉(zhuǎn)移寄存器中額外讀取的像元的均值，Tct為用于判斷是否存在飽和像元的判斷閾值。
全文摘要
線陣CCD像元響應(yīng)不一致性校正方法，根據(jù)CCD器件的特點(diǎn)，在正確計(jì)算出暗電流噪聲的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的兩點(diǎn)平面場校正方法進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)像元響應(yīng)不一致性的形成機(jī)理，將不一致性校正方法分為暗電流噪聲及其不一致性校正和光電響應(yīng)不一致性校正兩個獨(dú)立的部分，并引入了數(shù)字增益校正，最終實(shí)現(xiàn)了線陣CCD像元響應(yīng)不一致性校正。本發(fā)明方法克服了兩點(diǎn)校正方法在CCD部分飽和時暗像元的值無法正確反映當(dāng)前暗電流噪聲的缺點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于目前的成像設(shè)備中，具有易實(shí)現(xiàn)、精度高的特點(diǎn)，能夠消除暗電流噪聲和像元響應(yīng)不一致性噪聲引起的圖像退化，提高探測器的成像性能。
文檔編號H04N5/365GK102300057SQ20111015929
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者李春梅, 李濤, 王琨, 雷寧 申請人:北京空間機(jī)電研究所