[发明专利]消除抖动的数字累加器及抖动消除方法

说明书

本发明涉及微光图像传感器领域，为解决由机械振动产生的一系列图像抖动问题，提出一种抖动检测与消除的电路结构，本发明，包括检测电路与补偿电路，检测电路的电路结构是一个具有反馈功能的循环移位电路，补偿电路由数个D触发器串联构成，上一级的D触发器数据输出端连接下一级D触发器的数据输入端，如此连接构成一个移位寄存器环，所有的D触发器时钟信号CP连接在一起并且与检测电路的Shifter_input相连接；两行像素感知的模拟量通过模数转换器量化，一并传入到检测电路中，检测电路输出到补偿电路中进行反向移位，本发明主要应用于微光图像传感器设计制造场合。

技术领域

本发明涉及微光图像传感器领域，基于时间延时积分(Time Delay Integration，TDI)的一种抖动消除的数字累加器结构。

背景技术

微光夜视成像技术是在月光、星光等一些光线微弱的环境下，通过光电转换的方式来克服人眼在低照度条件下难以观测的劣势，将肉眼看不见的图像信息进行图像增强处理，转化为适合人眼观察的图像的技术。

微光成像技术在军事、医疗、科学探测等领域有着非常重要的应用，微光成像需要将人眼不可见的亮度由图像传感器来感知出来，TDI技术图像传感器可以很好地解决这个问题。互补金属氧化物半导体-时间延时积分(CMOS-TDI)图像传感器的工作原理：TDI技术通过多行像素对同一目标进行多次曝光并累加输出，进而在不降低扫描速度的前提下等效延长光信号积分时间，提升了高速、低光照条件下线阵图像传感器的成像质量。TDI像素阵列类似于面阵图像传感器，但成像方式却是线阵扫描。它的列数(跨轨方向)等效为线阵的长度X个像素，行(沿轨方向)数为延迟积分的级数Y(即累加级数)。因此这很好地感知到微光范围内的图像。虽然在工业应用中，可以精确控制物体与传感器的相对运动，可以保证高质量的成像。但是，在诸如卫星的远程成像系统中，飞行稳定性有时受到由柔性内部部件或外部环境引起的振动的影响。轨道上的卫星有时会受到随机干扰的影响。尤其是对于跨轨方向上的振动，会使真实的累加路径发生改变，这将极大的削减图像质量。根据现有卫星的开放数据，如NASA/GSFC的LANDSAT-4和ESA的OLYMPUS卫星，随机扰动包含大量的谐波振动(正弦波)，其频率集中在500赫兹。太阳能电池板调谐引起的主谐波振动约为1-2.2Hz。当改变转速时，反作用轮(动量轮)也在100-200Hz处产生谐振。电动机和电动泵在数百赫兹时产生另一种谐波振动。喷射爆炸，指向控制，航天器轨道运动，姿态变化以及地球的旋转误差也对干扰有贡献。在远程时间延迟积分成像系统中，上述振动将导致相机的移动不再稳定，按照传统的时间延迟积分的累加方式产生的图像，会有模糊和失真。

发明内容

为克服现有技术的不足，解决由机械振动产生的一系列图像抖动问题，本发明旨在提出一种抖动检测与消除的电路结构，首先检测出抖动量的数值，最后通过检测出的抖动量来消除抖动。为此，本发明采取的技术方案是，数字累加器及抖动消除方法，步骤如下：

步骤(1)、通过两行检测像素来检测横向抖动量，以第一行像素为基准，抖动量就会体现到第二行像素上；

步骤(2)、两行像素感知的模拟量通过模数转换器量化，一并传入到检测电路中；

步骤(3)、通过检测电路产生抖动移位量的结果；

步骤(4)、将抖动移位量的结果传入到模数转换器后的抖动补偿电路中进行移位同时完成抖动消除；

步骤(5)、最后，抖动消除后的模数转换量化结果将由数字累加器进行累加，完成对微光的感知，同时消除由机械振动带来的抖动。

消除抖动的数字累加器，包括检测电路与补偿电路，检测电路的电路结构是一个具有反馈功能的循环移位电路，补偿电路由数个D触发器串联构成，上一级的D触发器数据输出端连接下一级D触发器的数据输入端，如此连接构成一个移位寄存器环，所有的D触发器时钟信号CP连接在一起并且与检测电路的Shifter_input相连接；两行像素感知的模拟量通过模数转换器量化，一并传入到检测电路中，检测电路输出到补偿电路中进行反向移位。