[发明专利]基于航空航天应用积分时间可调节的线阵CCD相机系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天中CCD应用的技术领域，具体涉及一种积分时间可调节的线阵CCD相机系统。

背景技术

在航空航天领域，大量用到线阵CCD图像传感器，以完成图像拍摄的任务。要正常完成图像拍摄任务，一个先决条件是线阵CCD图像传感器必须进行适度的曝光，以获得清晰的图像，曝光不足和过度曝光都无法得到清晰的图像，这通常是通过控制目标光照亮度和线阵CCD图像传感器的曝光时间来实现的。但多数情况下，目标的光照亮度是无法控制的，这就只能控制线阵CCD图像传感器的积分时间。

由于线阵CCD相机系统相对地面始终处于运动状态，因而产生像移，为了得到清晰图像也必须对行周期进行控制。结合图1所示，线阵CCD图像传感器的像元尺寸a、镜头的焦距f，飞行器以速度V高度H在空中飞行时，地面景物A点相对飞机向后移动到A′，通过光学系统成像于a点，在靶面上像点a变成一条短线aa′，即产生像的移动，靶面上像移速度V′为：

V′=V×fH;]]>

则相机系统的行周期为

tH=H×aV×f;]]>

有的线阵CCD图像传感器无电子快门，有的线阵CCD图像传感器使用电子快门后成像质量变差，不少的期刊文章、学位论文、专利等反映了人们对曝光时间调节方法的研究，总结这些研究成果，对曝光时间的调节方法有：保持整个工作过程中所有行周期内驱动信号频率不变，调节行周期内有效驱动信号后面的空驱动数目；或者调节行周期内有效驱动信号后面的空驱动数目的同时改变驱动信号频率，但都采用相同的一组水平驱动系统。在两组不同的水平转移时钟频率相差较大时使用同一组水平驱动系统，要么出现驱动能力不足，影响电荷转移效率，要么出现过冲现象，易产生时钟诱导电荷，严重时还可能对CCD器件造成损坏。

发明内容

本发明为解决现有线阵CCD图像传感器在航空和航天应用中的控制曝光时间时无电子快门或使用电子快门后成像质量变差的问题，提供一种基于航空航天应用积分时间可调节的线阵CCD相机系统。

基于航空航天应用积分时间可调节的线阵CCD相机系统，该系统包括线阵CCD图像传感器、高速水平驱动电路、低速水平驱动电路、预放器、视频信号处理器、相机内部控制器、相机外部控制器、数据接口电路和垂直驱动电路，所述相机外部控制器通过向相机内部控制器发出命令；相机内部控制器接收相机外部控制器发出的命令后产生垂直转移时序信号、两组水平转移时序信号和控制信号；所述相机内部控制器产生的垂直转移时序信号经垂直驱动电路后变为垂直转移驱动信号；两组水平转移时序信号分别传送至高速水平驱动电路和低速水平驱动电路，所述高速水平驱动电路和低速水平驱动电路在同一行周期内交替工作，产生水平转移驱动信号；镜头的像面耦合到线阵CCD图像传感器的焦平面上，所述CCD图像传感器的感光区产生与接收到的光能量成线性关系的电荷；线阵CCD图像传感器感光区域的电荷受垂直转移驱动信号和水平转移驱动信号控制，输出模拟图像信号经预放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。

本发明的有益效果：本发明为使线阵CCD相机系统在两种水平转移信号的工作频率下性能最佳，采用了独立的两组水平驱动电路在一个行周期内交替工作，实现了两组水平驱动电路的切换，并保证切换过程的稳定可靠；把每个行周期分为三个阶段，控制灵活，本发明可适用于多种应用要求。

附图说明

图1为现有的像移图形示意图；

图2为本发明所述的基于航空航天应用积分时间可调节的线阵CCD相机系统中高速水平驱动电路和低速水平驱动电路的切换时序图；