本文關(guān)鍵詞：航天遙感相機(jī)成像電子學(xué)系統(tǒng)評(píng)測技術(shù)研究

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【摘要】：航天遙感相機(jī)性能指標(biāo)需求的不斷提升給成像電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的以功能性測試為主導(dǎo)的測試體系已經(jīng)無法滿足電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的實(shí)際需求,建立基于性能指標(biāo)量化評(píng)價(jià)的成像電子學(xué)測試體系勢在必行。以此為出發(fā)點(diǎn),本文從測試模型建立、測試方法研究和測試平臺(tái)構(gòu)建三方面對航天遙感相機(jī)成像電子學(xué)系統(tǒng)測試技術(shù)展開了深入的研究。建立了一種基于多參數(shù)性能模型的成像電子學(xué)系統(tǒng)評(píng)測體系,形成“核心指標(biāo)+過程成像參數(shù)”的體系構(gòu)架。提取了成像電子學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、信噪比(SNR)、動(dòng)態(tài)范圍(DR)、地面像元分辨率(GSD)、靈敏度(S)及非線性度(NL)五個(gè)指標(biāo)為核心指標(biāo),對影響每個(gè)“核心指標(biāo)”的因素進(jìn)行了系統(tǒng)詳細(xì)的分析,提取出“過程成像參數(shù)”,最終形成參數(shù)測試矩陣。著重討論了電荷不完全轉(zhuǎn)移、電荷垂直轉(zhuǎn)移帶來的像移失配、V/Q非線性對MTF的影響,建立了數(shù)學(xué)模型,并給出了量化評(píng)價(jià)。對成像參數(shù)的測試方法進(jìn)行了深入研究。改進(jìn)了成像電子學(xué)靈敏度測試方法,簡化數(shù)據(jù)處理過程的同時(shí)提高了測試準(zhǔn)確度;提出了基于PFPN曲線評(píng)價(jià)光固定圖形噪聲的測試方法,并利用ΦP曲線和視頻響應(yīng)曲線相結(jié)合的方法完成了DN/V非線性和V/Q非線性的判別;提出了基于特殊時(shí)序的TDI CCD垂直轉(zhuǎn)移效率測試方法,實(shí)現(xiàn)了TDI CCD垂直轉(zhuǎn)移效率的測試,解決了工程測試領(lǐng)域的難題。建立了一套遙感相機(jī)成像電子學(xué)系統(tǒng)參數(shù)通用測試平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了測試體系從理論研究到工程實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化。
【關(guān)鍵詞】：測試技術(shù) 航天遙感相機(jī) 調(diào)制傳遞函數(shù) 成像電子學(xué)非線性 噪聲 成像電子學(xué)靈敏度
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V443.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景及意義13-15
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 圖像傳感器及相機(jī)電子學(xué)系統(tǒng)測試技術(shù)現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 光電成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 遙感相機(jī)成像電子學(xué)測試技術(shù)研究思路的構(gòu)建18-19
• 1.4 本論文組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第2章 遙感相機(jī)成像電子學(xué)性能評(píng)測體系建立21-73
• 2.1 成像電子學(xué)核心性能指標(biāo)提取21-23
• 2.2 影響靈敏度（S）及非線性度（NL）因素分析及成像參數(shù)提取23-29
• 2.2.1 成像電子學(xué)光子傳遞模型23-26
• 2.2.2 成像電子學(xué)V/Q非線性和DN/V非線性26-29
• 2.2.3 影響靈敏度（S）及非線性度（NL）的過程成像參數(shù)提取29
• 2.3 影響成像電子學(xué)MTF的因素分析及過程成像參數(shù)提取29-44
• 2.3.1 成像電子學(xué)MTF影響因素分解30
• 2.3.2 圖像傳感器采樣積分對MTF的影響30-32
• 2.3.3 電荷擴(kuò)散對MTF的影響32
• 2.3.4 電荷轉(zhuǎn)移對MTF的影響32-39
• 2.3.5 成像電子學(xué)非線性對MTF的影響39-41
• 2.3.6 TDI CCD級(jí)數(shù)對MTF的影響41-42
• 2.3.7 噪聲對MTF的影響42-43
• 2.3.8 影響MTF的過程成像參數(shù)提取43-44
• 2.4 影響成像電子學(xué)SNR的因素分析及過程成像參數(shù)提取44-62
• 2.4.1 成像電子學(xué)SNR影響因素分解44-45
• 2.4.2 成像電子學(xué)噪聲對信噪比影響分析45-56
• 2.4.3 級(jí)數(shù)對信噪比影響分析56-59
• 2.4.4 成像電子學(xué)可調(diào)增益對信噪比影響分析59
• 2.4.5 成像電子學(xué)V/Q非線性對信噪比的影響59-61
• 2.4.6 影響SNR的過程成像參數(shù)提取61-62
• 2.5 影響動(dòng)態(tài)范圍（DR）的因素分析及過程成像參數(shù)提取62-65
• 2.5.1 成像電子學(xué)DR影響因素分解62-63
• 2.5.2 圖像傳感器的飽和輸出63
• 2.5.3 非線性對系統(tǒng)DR的影響63-64
• 2.5.4 暗信號(hào)對系統(tǒng)DR的影響64
• 2.5.5 影響DR的過程成像參數(shù)提取64-65
• 2.6 影響成像電子學(xué)GSD的因素分析及評(píng)價(jià)參數(shù)提取65-67
• 2.7 成像電子學(xué)參數(shù)矩陣及測試體系建立67-72
• 2.7.1 成像電子學(xué)參數(shù)矩陣67-68
• 2.7.2 成像電子學(xué)測試體系建立68-72
• 本章小結(jié)72-73
• 第3章 遙感相機(jī)電子學(xué)成像參數(shù)測試方法研究73-105
• 3.1 概述73
• 3.2 成像電子學(xué)靈敏度測試方法研究73-81
• 3.2.1 成像電子學(xué)靈敏度測試方法理論模型73-74
• 3.2.2 成像電子學(xué)靈敏度測試方法實(shí)現(xiàn)74-81
• 3.3 基于PFPN曲線的光固定圖形噪聲 σPFPN測試方法研究81-86
• 3.3.1 PFPN曲線生成及 σPFPN測試81-85
• 3.3.2 PFPN曲線測試不確定度分析85-86
• 3.4 基于 ΦP曲線判別DN/V非線性和V/Q非線性86-90
• 3.5 基于PTC和DTC曲線的圖像噪聲評(píng)價(jià)90-94
• 3.5.1 PTC曲線測試方法及噪聲評(píng)價(jià)90-93
• 3.5.2 DTC曲線測試方法及暗噪聲評(píng)價(jià)93-94
• 3.6 TDI CCD垂直轉(zhuǎn)移效率（VCTE）測試方法研究94-103
• 3.6.1 傳統(tǒng)CTE測試方法簡介94-98
• 3.6.2 基于特殊時(shí)序的TDI CCD VCTE測試方法98-103
• 本章小結(jié)103-105
• 第4章 遙感相機(jī)成像電子學(xué)系統(tǒng)參數(shù)評(píng)價(jià)平臺(tái)構(gòu)建105-119
• 4.1 概述105-108
• 4.2 通用測試平臺(tái)硬件構(gòu)建108-117
• 4.2.1 幾何參數(shù)測試系統(tǒng)硬件構(gòu)建108-114
• 4.2.2 光電參數(shù)測試系統(tǒng)硬件構(gòu)建114-117
• 本章小結(jié)117-119
• 第5章 測試結(jié)果與數(shù)據(jù)分析119-139
• 5.1 概述119
• 5.2 水平轉(zhuǎn)移效率（HCTE）與MTF關(guān)系測試結(jié)果分析119-121
• 5.3 成像電子學(xué)系統(tǒng)信噪比（SNR）測試結(jié)果分析121-126
• 5.4 成像電子學(xué)飽和輸出能力測試結(jié)果分析126-129
• 5.5 成像電子學(xué)靈敏度測試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析129-134
• 5.5.1 時(shí)間域采樣次數(shù)N對測試結(jié)果影響分析129-131
• 5.5.2 照度調(diào)整步長L對測試結(jié)果影響分析131-132
• 5.5.3 像元數(shù)M對測試結(jié)果影響分析132-133
• 5.5.4 時(shí)間域測試方法與空間域測試方法的結(jié)果比對133-134
• 5.6 PFPN曲線測試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析134-136
• 5.6.1 時(shí)間域采樣次數(shù)N對測試結(jié)果影響分析134-135
• 5.6.2 照度調(diào)整步長L對測試結(jié)果影響分析135-136
• 5.7 VCTE曲線測試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析136-138
• 本章小結(jié)138-139
• 第6章 總結(jié)與展望139-143
• 6.1 論文工作總結(jié)與主要成果139-140
• 6.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)140-141
• 6.3 未來工作展望141-143
• 參考文獻(xiàn)143-149
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況149-151
• 指導(dǎo)教師及作者簡介151-153
• 致謝153

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7 曹U，

本文編號(hào)：531705