帧转移CCD在连续扫描时smear问题的修正方法

摘要

帧转移CCD在连续扫描时smear问题的修正方法，属于帧转移CCD图像处理领域技术，为了解决现有技术需要CCD额外带有暗像元区域，且暗像元区域的smear信息受噪声影响较大的问题，本发明方法包括步骤1、CCD图像信号的预处理；步骤2、建立帧转移CCD连续扫描工作方式下的smear增量的方程组；步骤3、求解smear增量；步骤4、进行smear修正；通过上述四步即完成了帧转移CCD在连续扫描工作方式下的smear问题的修正，通过实验验证了smear增量的计算精度可达1%，能有效复原真实的CCD图像信号。本方法不仅简单易行，适用性强，且精度较高。

主权项

1.帧转移CCD在连续扫描时smear问题的修正方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一，CCD图像信号的预处理，在smear修正前，将帧转移CCD采集光照的图像信号减去无光照的背底信号，得到完全由光照产生的有效图像信号S(x,y)；然后对有效图像信号进行非线性修正；得到修正后的有效图像信号随积分时间的变化是线性的；步骤二，建立帧转移CCD连续扫描工作方式下的smear增量的方程组，针对成像区不带复位功能或没有进行复位操作的帧转移CCD，一个m×n帧转移CCD连续扫描工作时，在帧转移方向上每一列的各像素smear增量是相同的，第y列各像素的smear增量ΔS(x,y)为：$\mathrm{\Delta S}(x,y)=\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}k{\eta }_1{T}_{\mathrm{ti}}I(x,y)---\left(1\right)$其中，k为比例系数，η₁为电荷转移过程中的光电转换效率，T_ti是帧转移时钟周期，I(x,y)为像元(x,y)接受的辐射强度；CCD的各像元的真实信号S(x,y)为：S(x,y)＝kη₂T_expI(x,y)    （2）其中，η₂为电荷积累过程中的光电转换效率，T_exp是曝光时间；由（1）式和（2）式可得：$\mathrm{\Delta S}(x,y)=\frac{T_{\mathrm{ti}}{\eta }_1}{T_{\exp }{\eta }_2}\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}S(x,y)---\left(3\right)$由上述分析可知带有smear影响的CCD图像信号S′(x,y)为：S′(x,y)＝S(x,y)+ΔS(x,y)    （4）对m×n帧转移CCD每个像素(x，y)建立由（3）式和（4）式组成的方程组即为帧转移CCD在连续扫描工作方式下的smear增量的方程组，如下：$\left\{\begin{array}{c}{S}^{\prime }(x,y)=S(x,y)+\mathrm{\Delta S}(x,y)\\ \mathrm{\Delta S}(x,y)=\frac{T_{\mathrm{ti}}{\eta }_i}{T_{\exp }{\eta }_2}\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}S(x,y)\end{array}\right.$(其中x=1,2…m;y=1,2…n)    （5）步骤三，求解smear增量，第y列像元，以下关系式成立，${\mathrm{\Delta S}}^{\prime }(x,y)=\frac{T_{\mathrm{ti}}{\eta }_i}{T_{\exp }{\eta }_2}\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}{S}^{\prime }(x,y)=K\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}{S}^{\prime }(x,y)---\left(6\right)$定义为smear系数，则由（5）式和（6）式可得：${\mathrm{\Delta S}}^{\prime }(x,y)=K\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}[S(x,y)+\mathrm{\Delta S}(x,y)]=K\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}S(x,y)+K\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}\mathrm{\Delta S}(x,y)=(1+m\times K)\mathrm{\Delta S}(x,y)---\left(7\right)$由（6）式和（7）式可得：$\mathrm{\Delta S}(x,y)=\frac{K}{(1+m\times K)}\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}{S}^{\prime }(x,y)---\left(8\right)$由（8）式可知，帧转移CCD在连续扫描工作方式下的smear增量ΔS(x,y)可通过带有smear影响的CCD图像信号计算得出；步骤四，进行smear修正，由（5）式和（8）式可得smear修正后的CCD的图像信号S(x,y)为：S(x,y)＝S′(x,y)-ΔS(x,y)    （9）通过上述四步即完成了帧转移CCD在连续扫描工作方式下的smear问题的修正。