基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能

曲宏松; 张 叶; 金 光

doi:10.3788/OPE.20101808.1896

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基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能

信息科学 | 更新时间：2020-08-12

- 基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能
- Improvement of performance for CMOS area image sensors by TDI algorithm in digital domain
- 光学精密工程 2010年18卷第8期页码：1896-1903
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,中国,130033
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  中国科学院三期创新工程基金资助项目(No. O93J32F090)();国家自然科学基金青年基金资助项目(No.60902067)()
- DOI：10.3788/OPE.20101808.1896
  中图分类号： TN386.5
- 收稿日期：2010-03-23，
  
  修回日期：2010-04-15，
  
  网络出版日期：2010-08-20，
  
  纸质出版日期：2010-08-20
- 稿件说明：
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曲宏松, 张叶, 金光. 基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能[J]. 光学精密工程, 2010,18(8): 1896-1903

QU Hong-song, ZHANG Ye, JIN Guang. Improvement of performance for CMOS area image sensors by TDI algorithm in digital domain[J]. 光学精密工程, 2010,18(8): 1896-1903
曲宏松, 张叶, 金光. 基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能[J]. 光学精密工程, 2010,18(8): 1896-1903 DOI： 10.3788/OPE.20101808.1896.

QU Hong-song, ZHANG Ye, JIN Guang. Improvement of performance for CMOS area image sensors by TDI algorithm in digital domain[J]. 光学精密工程, 2010,18(8): 1896-1903 DOI： 10.3788/OPE.20101808.1896.

摘要

为使面阵CMOS图像传感器具有TDI成像功能

研究了TDICCD的工作原理

提出了一种基于数字域的TDI算法

并讨论了如何利用FPGA实现该算法。该算法可在不改变CMOS器件构造的前提下

使其具有时间延迟积分功能。通过举例法推导出面阵CMOS图像传感器数字域TDI计算公式

并在此基础上优化了算法结构

优化后可以节省(

m-1)(m

-2)/2行内存空间。最后以航天相机为背景

讨论了地面像元分辨力、行转移时间与CMOS帧频的关系

通过一个算例计算出不同分辨力和积分级数条件下对CMOS帧频的要求。计算结果表明

帧频大于648 frame/s的1 2801 024CMOS

可以满足600 km轨道高度下地面像元分辨力为1 m的96级积分成像要求。

Abstract

In order to provide a TDI function for CMOS area image sensors

the working principles of TDICCDs are researched and a TDI algorithm based on the digital domain is proposed

then

how to realize the algorithm by a FPGA is discussed. The algorithm can realize time delay integration on CMOS sensors without changing its device structure.The TDI algorithm for CMOS area image sensors in a digital domain is deduced through an example method.After optimization

the algorithm with optimized structure can save (

m-1)(m

-2)/2 memory space of image lines. Finally

on the basis of a remote sensing camera

the dependence of pixel resolution and row transfer time on frame rate is discussed and the frame rate requirements under the Ground Sample Distances(GSDs) and TDI stages are calculated by the numerical example method.Experiment results show that the 1 2801 024 CMOS sensor with a frame rate more than 648 frame/s can meet the requirements of integration imaging for 1 m GSD of 96 TDI stages in an orbital altitude of 600 km.

关键词

Keywords

references

张达. 星上高速多通道CCD信号处理与传输技术研究 . 北京:中国科学院研究生院,2008. )

ZHANG D. Research of high-speed multi-channel CCD signal processing and transmission technology on satellite . Beijing:Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, 2008.(in Chinese)

陈荣利,李英才,樊学武. TDICCD相机像质综合评价研究[J]. 航天返回与遥感, 2003,24(4):10-13. )

CHEN R L, LI Y C, FAN X W. Investigation on synthetically evaluating image quality of TDI-CCD cameras[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2003,24(4):10-13. (in Chinese)

李云飞,李敏杰,司国良,等. TDI-CCD图像传感器的噪声分析与处理[J]. 光学精密工程,2007,15(8):1196-1202. )

LI Y F,LI M J,SI G L,et al.. Noise analyzing and processing of TDI-CCD image sensor [J]. Opt. Precision Eng., 2007,15(8):1196-1202. (in Chinese)

曲宏松,金光,张叶. "NextView 计划"与光学遥感卫星的发展趋势[J]. 中国光学与应用光学,2009,2(6):467-476. )

QU H S,JIN G,ZHANG Y. NextView program and progress in optical remote sensing satellites[J]. Chinese Journal of Optics and Applied Optics, 2009,2(6):467-476.(in Chinese)

胡君,王栋. 空间光学遥感器的多光谱TDI CCD信号检测与生成[J]. 光学精密工程,2009,17(8):1810-1818. )

HU J, WANG D. Detection and generation of multi-spectral TDI CCD signals for space optical remote sensors[J]. Opt. Precision Eng., 2009,17(8):1810-1818. (in Chinese)

TOMPSETT M F. Charge-coupled imaging devices: experimental results [J]. IEEE Trans. Electron Devices,1971,11(ED-18):992-996.

佟首峰,李德志,郝志航. 高分辨率TDI CCD遥感相机的特性分析[J]. 光电工程,2001,28(4):64-67. )

TONG SH F,LI D ZH,HAO ZH H. Analysis on the characteristics of TDI-CCD high-resolution camera for remote sensing [J]. Opto-Electronic Engineering,2001,28(4):64-67. (in Chinese)

杨秉新. TDI CCD在航天遥感中的应用[J]. 航天返回与遥感,1997,18(3):15-18. )

YANG B X. Application of TDI CCD in space image sensor [J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing,1997,18(3):15-18.(in Chinese)

BODENSTORFER E, FURTLER J, BRODERSEN J, et al.. High-speed line-scan camera with digital time delay integration [J]. SPIE, 2007,6496:1-10.

LEPAGEA G, DIDIER D , DIELSA W. CMOS long linear array for space application[J]. SPIE, 2006,6068:1-8.

孙宏海,李泽学,纪华,等. 半导体制冷型高帧频CMOS数字摄像机及其成像噪声分析[J]. 光学精密工程,2008,16(10):2038-2044. )

SUN H H, LI Z X, JI H, et al.. High frame rate CMOS digital camera by semiconductor refrigeration and its imaging noise analysis[J]. Opt. Precision Eng., 2008,16(10):2038-2044.(in Chinese)

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