空间遥感相机tdiccd积分级数和增益的优化设置

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1、第１９卷第４期光学精密工程Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．４２０１１年４月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｒ．２０１１文章编号１００４－９２４Ｘ（２０１１）０４－０８５７－０７空间遥感相机ＴＤＩＣＣＤ积分级数和增益的优化设置薛旭成１，石俊霞１，２，吕恒毅１，马天波１，郭永飞１（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）摘要：为了提高空间ＴＤＩＣＣＤ遥感相机的成像质量，研究了相机ＴＤＩＣＣＤ积分级数和增益的优化设置方法。分别讨论了信噪比（ＳＮＲ）和调制传递函数（ＭＴＦ）与积分级数的关系，

2、指出增加积分级数能解决光能量不足问题并有效提高ＳＮＲ，但同时会引起系统ＭＴＦ下降；增加增益也可解决光能量不足问题，但不能改变系统的ＳＮＲ和ＭＴＦ，因此优化积分级数和增益可改善图像质量。采用ＳＮＲ×ＭＴＦ作为图像质量评价指标，对积分级数和增益设置进行了优化。数值计算结果表明：在给定的相机参数下，当卫星俯仰角速度为０．００５（°）／ｓ，曝光量为饱和值的１／６６时，积分级数选为４４级，增益设置为１．５可获得较好的图像质量。关键词：ＴＤＩＣＣＤ；信噪比；调制传递函数；增益；积分级数；优化中图分类号：Ｖ４７５．３；ＴＮ３８６．５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２

3、０１１１９０４．０８５７ＯｐｔｉｍａｌｓｅｔｏｆＴＤＩＣＣＤｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓａｎｄｇａｉｎｓｏｆｓｐａｃｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｃａｍｅｒａｓ１，ＳＨＩＪｕｎ－ｘｉａ１，２，Ｌ¨ＵＨｅｎｇ－ｙｉ１，ＭＡＴｉａｎ－ｂｏ１，ＧＵＯＹｏｎｇ－ｆｅｉ１ＸＵＥＸｕ－ｃｈｅｎｇ（１．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉ

4、ｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐａｃｅＴＤＩＣＣＤｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｃａｍｅｒａｓ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｓｅｔｏｐｔｉｍａｌｌｙｏｆＴＤＩＣＣＤｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓａｎｄｇａｉｎｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ（ＳＮＲ）ａｎｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ）ｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｎａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｎ，

5、ｉｔｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓｃａｎｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｌａｃｋｏｆｅｘｐｏｓｕｒｅｌｉｇｈｔｅｎｅｒｇｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅＳＮＲ，ｂｕｔｉｔｃａｕｓｅｓｔｈｅｉｍａｇｅＭＴＦｒｅｄｕｃｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｇａｉｎｓｃａｎａｌｓｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌａｃｋｏｆｅｘｐｏｓｕｒｅｌｉｇｈｔ，ａｎｄｉｔｍａｋｅｓｔｈｅＳＮＲａｎｄｔｈｅｉｍａｇｉｎｇＭＴＦｕｎ－ｃｈａｎｇｅｄ．ＴｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｍｅａｎｓｔｈａｔｔｈｅｓｅｔｏｆｔｈｅＳＮＲａｎｄｉｍａｇｉｎｇＭＴＦｃａ

6、ｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｍａｇｅｑｕａｌｉ－ｔｙ．ＢｙｕｓｉｎｇｔｈｅＳＮＲ×ＭＴＦａｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｇｏａｌ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅａｎｄｔｈｅｇａｉｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｐｉｔｃｈｓｐｅｅｄｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｉｓ０．００５°／ｓａｎｄｔｈｅｅｘ－ｐｏｓｕｒｅｉｓ１／６６ｏｆｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｉｍａｇｅｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｔｏｂｅ４４ａｎｄｔｈｅｇａｉｎｔｏｂ

7、ｅ１．５．收稿日期：２０１０－１１－２６；修订日期：２０１１－０２－１５．基金项目：中科院国防创新基金资助项目８５８光学精密工程第１９卷Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＤＩＣＣＤ；ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ（ＳＮＲ）；ＭｏｄｕｌａｔｅｄＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ）；ｇａｉｎ；ｉｎｔｅ－ｇｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ１引言２ＳＮＲ和ＭＴＦ与积分级数的关系推扫式空间遥感相机利用卫星和地面的相对２．１ＳＮＲ与积分级数的关系运动进行扫描成像。在固定的圆形轨道上，卫星信噪比定义为目标辐射在ＣＣＤ探测器上产和地面的相对速度基本保持不变，因此分