支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机

文档序号:36485010发布日期:2023-12-25 22:40阅读:88来源:国知局
技术简介:
本发明针对航空相机在高速低空飞行时因异速像移导致的图像模糊问题,提出双波段面阵探测器解决方案。通过将探测器划分为多个像移补偿区域,每个区域同步处理可见光与红外信号,利用预设电荷转移速率实现双波段异速像移补偿,无需增加硬件即可同时获取可见光与红外图像,显著提升复杂环境下的成像质量。
关键词:异速像移补偿,双波段成像

本发明涉及航天航空,尤其涉及一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机。


背景技术:

1、在侦察过程中,侦察机为躲避敌方雷达的监视,需要做高速低空飞行。低空高速飞行大大提高飞机自身的战场生存能力和纵深侦察监视能力,但这时航空成像的靶面上会出现严重像移,导致航空成像模糊,像移的存在极大的影响了相机成像质量,使航摄图像的分辨率明显下降。当存在像移时拍摄到的目标轮廓不清晰,目标和周围背景间存在着或大或小的过渡区,它随像移的增大而扩大,当过渡区到达一定程度时就会导致相邻两目标的成像互相交叠甚至不能分辨。飞机在前向飞行中,由于飞机自身的姿态调整(如侧身飞行)或航空相机镜头俯仰角度的调整,使得航空相机处于图1所示的斜视工作状态。在靶面上的示意图如图2所示,它的特点是靶面上像素点的像移方向相同,但不同像素区域的像移量大小不同,这种像移被称为异速像移。航空相机进行斜视工作具有重要的技战术意义,所以异速像移在航空像移中占有重要位置。

2、在20世纪初,美国侦查/光学公司解决了在芯片上实现电子阶梯式的像移补偿的功能(异速像移片上补偿),在该项技术的基础上开发出第三代画幅式成像方式的ccd相机。该技术是将对地成像视场分为若干区域,在各个区域内保证像移的速度和ccd的行频相匹配,用ccd的延迟积分来补偿该区域的像移。目前已开发出的一系列光电分幅相机包括ca-260、ca-261、ca-265、ca-270和ca-295等。其中后三种相机是代表新技术发展高水平的双波段分幅相机,这几种相机在可见光面阵ccd芯片上实现了电子阶梯式的异速像移片上补偿功能。

3、但是,现有的ccd相机仅支持可见光成像或红外成像两种方式中的一种,在一些情况下,单一成像方式并不能满足实际需求,例如,在夜间和恶劣天候下,可见光成像方式的成像效果就很差,仅采用可见光成像方式的ccd相机就没法获取到精度高的图像。


技术实现思路

1、基于此,本发明提出了一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机,以解决或部分解决现有技术中存在的问题。本申请的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机能够在不增加、移动硬件的前提下,可在可见光与红外两个波段成像。

2、第一方面,本发明提供了一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,包括:

3、双波段面阵ccd探测器,双波段面阵ccd探ccd测器划分为预设数量个并列的像移补偿区域,每个像移补偿区域均包括并列设置的一组可见光敏单元和红外光敏单元,可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率预先设置,同一组的可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率相同,不同组的可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率不同;

4、电荷速率控制模块,分别与可见光敏单元、红外光敏单元电性连接,用于驱动可见光敏单元、红外光敏单元中的电荷沿预设方向进行电荷转移;

5、水平移位寄存模块,分别与可见光敏单元、红外光敏单元电性连接,用于将可见光敏单元、红外光敏单元中进行像移补偿后的电荷进行移位、输出。

6、优选的是,预设数量个并列的像移补偿区域对应的电荷转移速率依次升高或依次降低。

7、优选的是,电荷速率控制模块包括预设数量个电荷速率控制单元,每个电荷速率控制单元分别与同一组的可见光敏单元和红外光敏单元电性连接,电荷速率控制单元用于驱动同一组的可见光敏单元和红外光敏单元中的电荷以相同的电荷转移速率进行转移。

8、优选的是,其还包括制冷模块,制冷模块分别与每个红外光敏单元电性连接,用于控制红外光敏单元的工作温度。

9、优选的是,制冷模块包括预设数量个制冷单元,每个制冷单元分别与一个红外光敏单元电性连接,制冷单元用于控制对应的红外光敏单元的工作温度。

10、优选的是,水平移位寄存模块包括可见光水平移位寄存器和红外水平移位寄存器;

11、可见光水平移位寄存器分别与每个可见光敏单元电性连接,用于将可将光敏模块中进行像移补偿后的电荷进行移位、输出;

12、红外水平移位寄存器分别与每个红外光敏单元电性连接,用于将红外光敏单元中进行像移补偿后的电荷进行移位、输出。

13、优选的是,双波段面阵探测器的像元尺寸为8192*8192。

14、第二方面,本发明还提供了一种支持异速像移补偿功能的航空相机,包括:双波段面阵ccd探测器镜头、时序脉冲发生器、双波段面阵ccd探测器前端信号处理模块、双波段面阵ccd探测器接口模块、双波段面阵ccd探测器驱动模块,其特征在于,还包括:如上述任一的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器;

15、双波段面阵ccd探测器分别与双波段面阵ccd探测器镜头、双波段面阵ccd探测器前端信号处理模块、双波段面阵ccd探测器驱动模块连接,双波段面阵ccd探测器驱动模块与时序脉冲发生器连接,双波段面阵ccd探测器前端信号处理模块与双波段面阵ccd探测器接口模块连接;

16、双波段面阵ccd探测器镜头用于收集目标景物的反射光并将其聚焦于双波段面阵ccd探测器上;

17、双波段面阵ccd探测器用于将光信号转换为电信号并进行异速像移补偿;

18、时序脉冲发生器用于产生系统所需的时序信号;

19、双波段面阵ccd探测器驱动模块用于将时序脉冲发生器产生的时序信号放大为具有足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号,并产生双波段面阵ccd探测器所需要的直流偏置电压;

20、双波段面阵ccd探测器前端信号处理模块用于将双波段面阵ccd探测器产生的信号进行前端处理;

21、双波段面阵ccd探测器接口模块用于将模数转换后的数字信号输出。

22、本发明的一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机,相对于现有技术具有以下有益效果:

23、本发明的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机,包括双波段面阵ccd探测器,双波段面阵ccd探ccd测器划分为预设数量个并列的像移补偿区域,每个像移补偿区域均包括并列设置的一组可见光敏单元和红外光敏单元,可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率预先设置,同一组的可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率相同,不同组的可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率不同;电荷速率控制模块,分别与可见光敏单元、红外光敏单元电性连接,用于驱动可见光敏单元、红外光敏单元中的电荷沿预设方向进行电荷转移;水平移位寄存模块,分别与可见光敏单元、红外光敏单元电性连接,用于将可见光敏单元、红外光敏单元中进行像移补偿后的电荷进行移位、输出。本发明的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,在不增加、移动硬件的前提下,只需要在一块双波段面阵ccd探测器上划分多个像移补偿区域,每个像移补偿区域划分为并列设置的可见光敏单元和红外光敏单元,利用可见光敏单元和红外光敏单元实现双波段成像,弥补了现有单一成像方式的缺陷,其实用性更强。



技术特征:

1.一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,包括:

2.如权利要求2所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,所述预设数量个并列的像移补偿区域对应的电荷转移速率依次升高或依次降低。

3.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,所述电荷速率控制模块包括预设数量个电荷速率控制单元,每个电荷速率控制单元分别与同一组的所述可见光敏单元和所述红外光敏单元电性连接,所述电荷速率控制单元用于驱动同一组的所述可见光敏单元和所述红外光敏单元中的电荷以相同的电荷转移速率进行转移。

4.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,其还包括制冷模块,所述制冷模块分别与每个红外光敏单元电性连接,用于控制所述红外光敏单元的工作温度。

5.如权利要求4所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,所述制冷模块包括预设数量个制冷单元,每个制冷单元分别与一个红外光敏单元电性连接,所述制冷单元用于控制对应的所述红外光敏单元的工作温度。

6.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,所述水平移位寄存模块包括可见光水平移位寄存器和红外水平移位寄存器;

7.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器,其特征在于,所述双波段面阵探测器的像元尺寸为8192*8192。

8.一种支持异速像移补偿功能的航空相机,包括:双波段面阵ccd探测器镜头、时序脉冲发生器、双波段面阵ccd探测器前端信号处理模块、双波段面阵ccd探测器接口模块、双波段面阵ccd探测器驱动模块,其特征在于,还包括:如权利要求1~7任一所述的支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器;


技术总结
本发明提供了一种支持异速像移补偿功能的双波段面阵探测器及航空相机,该双波段面阵CCD探测器包括:双波段面阵CCD探测器,划分为预设数量个并列的像移补偿区域,每个像移补偿区域均包括并列设置的一组可见光敏单元和红外光敏单元,可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率预先设置,同一组的可见光敏单元和红外光敏单元的电荷转移速率相同,不同组的电荷转移速率不同;电荷速率控制模块,用于驱动可见光敏单元、红外光敏单元中的电荷沿预设方向进行电荷转移;水平移位寄存模块,用于将可见光敏单元、红外光敏单元中进行像移补偿后的电荷进行移位、输出。本发明能够在不增加、移动硬件的前提下,可在可见光与红外两个波段成像。

技术研发人员:任航
受保护的技术使用者:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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