[发明专利]用于对地观测帧转移面阵CCD像移匹配的曝光时间调节方法

摘要

用于对地观测帧转移面阵CCD像移匹配的曝光时间调节方法，涉及一种帧转移面阵CCD的曝光时间调节方法，解决现有对地观测的成像应用中，当曝光时间过短存在信噪比过低而当曝光时间超过一个等效行周期后会产生明显的图像模糊，导致沿轨方向动态传递函数下降的问题，(1)帧转移感光区无用电荷阶段；(2)时间可控且进行像移匹配曝光阶段；(3)帧转移感光区有用电荷同时倾泻原存储区中相同行无用电荷阶段；(4)倾泻存储区中剩余无用电荷和感光区中过渡行电荷阶段；(5)帧读出存储区有用电荷阶段。本发明通过改变感光区的两次帧转移间隔来控制曝光时间，不需机械快门，也不需对原硬件电路进行修改，同时可有效降低长曝光时间下的图像模糊问题。

主权项

1.用于对地观测帧转移面阵CCD像移匹配的曝光时间调节方法，包括设定帧转移面阵CCD感光区的像素数为m×n，其中m为列数，n为行数，且n行中最下面的l行为无用的过渡行；挡光存储区能容纳的像素数为m×p，p为挡光存储区的中像素数的行数；m、n、p均为正整数，l为正整数或零，且p＞n＞l；其特征是；该方法由以下步骤实现：步骤一、帧转移感光区无用电荷阶段；相机内部控制器在接收到相机外部控制器发出的摄像开始命令或相机内部控制器内的摄像开始计数器计时开始时，产生感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数均为n；同时产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号和处于无效电平状态的FDG栅时序信号；所述感光区垂直转移时序脉冲信号、存储区的垂直转移时序脉冲信号、水平转移时序脉冲信号和FDG栅时序信号分别经对应的存储区垂直转移驱动电路、感光区垂直转移驱动电路、水平驱动电路和FDG栅驱动电路分别产生相应的驱动信号，所述感光区垂直转移驱动电路和存储区垂直转移驱动电路分别输出n个垂直转移驱动信号，水平驱动电路输出无消隐的水平转移驱动信号，FDG栅驱动电路发出处于无效状态的固定电平信号；步骤二、像移匹配曝光阶段：相机内部控制器根据从相机外部控制器得到的有效曝光时间参数，进行曝光时间计时；设定曝光时间长度为成像行周期tline的q倍，q为大于0的正整数；则曝光阶段的持续时间为qtline，感光区和存储区内的电荷垂直移动q行，则在垂直移动q行的持续时间中，每个成像行周期tline内移动一行，每个控制电极的持续时间为tline/2Φ；Φ为垂直转移操作对应的电极数；在垂直转移的过程中进行电荷的倾泻操作，水平移位寄存器内进行无消隐的空扫描操作；即在曝光时间计时到之前，相机内部控制器分别产生感光区垂直转移时序脉冲信号、存储区的垂直转移时序脉冲信号和FDG栅时序信号，同时产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号；各时序信号经各自的驱动电路分别产生相应的驱动信号；步骤三、帧转移感光区n‑q行有用电荷同时FDG存储区中相同行无用电荷阶段：相机内部控制器分别产生感光区和存储区的垂直转移时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数为n‑q；产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号；产生FDG栅时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数为n‑q；向存储区和感光区垂直驱动电路发出n‑q个转移信号，FDG栅驱动电路发出无效电平；水平驱动电路一直发出转移脉冲信号；采用n‑q个感光区和存储区的垂直转移脉冲把感光区曝光积累的n‑q行有用电荷快速逐行转移到挡光的存储区，同时把存储区中最下方的n‑q行电荷转移到水平寄存器中FDG掉；此时水平寄存器中的水平转移信号处于消隐的固定电平状态，而FDG栅处于有效的电平状态；步骤四、FDG存储区中剩余无用电荷和感光区中过渡行电荷阶段：相机内部控制器分别产生感光区和存储区的垂直转移时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数为p‑n+l+q；产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号；产生FDG栅时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数为p‑n+l+q；分别向存储区和感光区垂直驱动电路发出n个转移信号，FDG栅驱动电路发出无效电平信号；水平驱动电路一直发出转移脉冲信号；采用p‑n+l+q个存储区的垂直转移脉冲信号把p‑n+q行存储区中剩余无用电荷和l行感光区中有用光积分阶段的过渡行电荷快速转移到水平寄存器，此时水平寄存器中的水平转移信号处于消隐的固定电平状态，而FDG栅处于有效的电平状态，快速倾泻p‑n+q行存储区中剩余无用电荷和l行感光区中过渡行电荷；步骤五、帧读出存储区有用电荷阶段：相机内部控制器分别产生感光区和存储区的垂直转移时序脉冲信号，时序脉冲信号的个数为n‑l‑q；产生处于无效电平状态的FDG栅时序信号；向存储区和感光区垂直驱动电路发出n个转移信号，FDG栅驱动电路发出无效电平；水平驱动电路一直发出转移脉冲信号；采用n‑l‑q个存储区的垂直转移脉冲信号把存储区中n‑l‑q行有用电荷正常转移到水平寄存器并逐个读出，感光区的垂直转移脉冲信号处于消隐阶段的固定电平状态，FDG栅为无效电平状态；此时从水平转移寄存器逐个转移出的n‑l‑q行有用电荷经预放大器后传送至视频信号处理器进行视频处理，然后以数字图像信号传送至相机内部控制器进行数据整合，经数据接口电路输出数据。