高信号対雑音比かつ適切な明暗度の火星表面画像を取得するために、天問一号高分解能カメラのCMOS検出器の露光パラメータを詳細に設計し、ローリングシャッター効果による歪みの定量解析と補正を行った。まず、CMOS検出器の光電応答モデルを構築し、露光時間とPGAゲインが画像の信号対雑音比に与える影響を比較し、露光時間を優先的に調整するパラメータとした。露光時間の制約条件を分析し、ターゲット面の照度計算方法を明確にした後、異なる火星表面反射率、太陽天頂角および軌道高度のパラメータにおける露光時間設計結果と画像の信号対雑音比を示した。最後に、CMOS検出器のローリングシャッター歪みの機構を分析し、補正方法および理論的な補正精度を示した。シミュレーション実験の結果、軌道画像移動に制約のない領域では信号対雑音比が約48.28 dBで維持され、制限領域では徐々に低下し、反射率0.1では最低値が32.45 dB、典型的な照射環境下での信号対雑音比は45.56 dBであった。実際の軌道画像移動の解析により、CMOS検出器のローリングシャッター効果が数十ピクセルの傾斜歪みを引き起こし、軌道画像移動の測定誤差が3.46‰以下の条件下で、本手法による補正後の画像特徴点の変位量は1ピクセル以内であることが示された。

火星高分解能カメラ;CMOS検出器;露光パラメータ;ローリングシャッター歪み補正