本文關(guān)鍵詞：基于CMOS探測器的高光譜成像采集技術(shù)研究　出處：《中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：高光譜成像技術(shù)往輕量化、小型化、低功耗等方向發(fā)展已經(jīng)成為促進社會發(fā)展的重要需求,同時輕小型化的高光譜成像產(chǎn)品也能給社會帶來巨大的商業(yè)價值。而CMOS探測器的較高集成度,能大大簡化外圍電路設(shè)計,用于光譜成像系統(tǒng)而使系統(tǒng)獲得輕量化、小型化、低功耗等技術(shù)優(yōu)勢,并且能夠適用于新興發(fā)展的小型無人機載荷平臺。本文基于CMOS圖像傳感器的工作原理及性能特點,闡釋了背照式CMOS探測器由于近100%的高像元填充率而擁有用于高光譜成像系統(tǒng)的靈敏度優(yōu)勢。同時,介紹了濾光片、棱鏡、光柵三種分光方式的原理及各自的適用環(huán)境。CMOS光譜成像系統(tǒng)的評估指標(biāo)有光譜分辨率、空間分辨率、信噪比、動態(tài)范圍等,而基于CMOS探測器的特殊性,基于CMOS探測器的高光譜成像系統(tǒng)的性能不能一概而論,應(yīng)結(jié)合具體應(yīng)用環(huán)境進行各指標(biāo)參數(shù)的綜合評估。本文基于E2V公司的商用CMOS探測器EV76C661進行了成像電子學(xué)部分的研究,并搭配Specim公司的V10M可見近紅外分光光譜儀,完成了系統(tǒng)原理樣機的搭建并進行推掃成像。本原理樣機實現(xiàn)的光譜掃描波段范圍為400nm~1000nm,光譜采樣間隔為3.6nm。通過優(yōu)化系統(tǒng)的時序,完成了系統(tǒng)多模態(tài)的成像功能,分別能夠進行光譜維像元合并、空間維像元合并及光譜維、空間維同時像元合并,在減輕系統(tǒng)傳輸負(fù)荷的同時也提升了圖像信噪比。針對系統(tǒng)的非均勻響應(yīng)利用兩點法對系統(tǒng)輸出圖像進行了非均勻校正,并使校正結(jié)果的非均勻系數(shù)控制在3%以內(nèi)。針對本系統(tǒng)探測器特殊的閾值響應(yīng)方式,無法常規(guī)獲取系統(tǒng)的暗電流噪聲的特點,本文提出了一種利用閾值響應(yīng)時噪聲測量的方法來推測系統(tǒng)暗電流噪聲。最終利用該方法實現(xiàn)了系統(tǒng)多模態(tài)成像結(jié)果的噪聲評估及信噪比計算,可以得到所獲得圖像在0.3反照率時信噪比約能達到141(即43dB)。系統(tǒng)最高信噪比能夠達到316.8(即50dB),動態(tài)范圍達到55.6dB。在本文的最后,通過比較分析了CMOS探測器用于弱光環(huán)境探測的靈敏度優(yōu)勢,且由于CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展和小型無人機的推廣,基于背照式CMOS探測器的高光譜成像技術(shù)將擁有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉兵;劉英;李燦;王健;李淳;孫強;;輕小型可見/近紅外實時成像光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J];光學(xué)學(xué)報;2015年06期

2 王躍明;郎均慰;王建宇;;航天高光譜成像技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J];激光與光電子學(xué)進展;2013年01期

3 劉亮;姜小光;李顯彬;唐伶俐;;利用高光譜遙感數(shù)據(jù)進行農(nóng)作物分類方法研究[J];中國科學(xué)院研究生院學(xué)報;2006年04期

4 陳銳,談新權(quán);紅外圖像非均勻性校正技術(shù)研究[J];光電子技術(shù);2001年03期

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本文編號：1313136