[发明专利]遥感相机电子学响应非线性测试与判别方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及遥感相机电子学测试领域，具体涉及一种遥感相机电子学响应非线性测试与判别方法及装置。

背景技术

遥感相机是以CCD(CMOS)为核心成像器件的数字型相机，其信息传递过程如图3所示。光信号到达成像靶面后经光电转换成为电荷量(Q)，然后通过电荷存储、转移、测量形成电压信号(V)，再经过相关双采样、AD转换等过程最终转换为视频码值信号(DN)。此过程包括光子-电子、电子-电压、电压-码值三次转换。理想情况下，三次转换均为线性过程，但实际工作中均存在非线性因素。将电子-电压转换产生的非线性定义为V/Q非线性，电压-码值转换产生的非线性定义为DN/V非线性。

以往，CCD(CMOS)输出响应及处理电路的非线性对相机调制传递函数(MTF)的影响常被忽略，或近似为一个常数(0.95)。但随着对地面像元分辨率、动态范围、信噪比等指标要求的提高，为保证良好的MTF，上述环节的非线性已不能被忽略。David H.Seib和Norlry M.Blouke等人曾先后对表面沟道和埋藏沟道器件的载流子扩散引起的MTF下降做出了分析，但信号转换合传递过程中产生的非线性对MTF的影响还未得到应有的重视，在已公开的文献中未找到有关V/Q非线性和DN/V非线性测试及区分的方法及装置。

军械工程学院的董怡等提出用光电池作为基准器件，使CCD和光电池接收同样的光照度，绘制CCD亮度响应与光电池输出电流值的曲线，作为非线性响应曲线，这种方法仅能绘制视频响应曲线，无法进一步对非线性类型做出区分，且使用的聚光镜、平行光管、半反半透镜光学系统难以保证为CCD和光电池提供均匀、等值的辐照度。现有采用光谱仪作为光源进行非线性测试等方法，都无法避免上述方法所面临的问题。

发明内容

本发明解决现有测试方法对遥感相机电子学响应非线性认识不清、难以判别的问题，提出一种遥感相机电子学响应非线性测试与判别装置及方法。

遥感相机电子学响应非线性测试与判别方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、电机驱动器控制电机调整光阑的孔径，实现对积分球出光口的输出光辐照度的调整；

步骤二、计算机通过标准照度计获得当前光辐照度值，通过图像采集卡及被测CCD获得当前照度下的图像，并将当前照度值及当前照度图像存储到计算机；

步骤三、逐步调整光阑孔径，图像采集卡采集从暗场到饱和状态的不同光辐照度下的图像，获得相对应的不同光辐照度值与图像序列；

步骤四、解析获得不同照度下图像的平均DN值，以光辐照度值为横轴，平均DN值为纵轴，绘制视频响应曲线；

步骤五、判断步骤四绘制视频响应曲线是否存在非线性，如果是，则进一步绘制PRNU噪声曲线，执行步骤六；如果否，进入步骤七；

步骤六、判断PRNU噪声曲线是否为一条水平直线，如果是，则存在DN/V非线性，并进行修正后再绘制视频响应曲线，返回步骤五；如果否，则存在V/Q非线性，或同时存在V/Q非线性和DN/V非线性，对V/Q非线性进行相应修正，再绘制视频响应曲线，返回步骤五；

步骤七、记录此前的判断和修正过程，测试结束。

遥感相机电子学响应非线性测试与判别装置，该装置需在暗室环境下操作；包括积分球、多个光源、电机、电机驱动器、光阑、标准照度计、被测CCD、CCD驱动器、串口控制器、图像采集卡和计算机；所述多个光源对称设置在积分球周围；所述电机驱动器设置在积分球上并通过串口控制器与计算机连接；串口控制器与标准照度计连接，所述光阑设置在积分球出光口处，所述电机驱动器驱动电机调整光阑孔径的大小，所述标准照度计及被测CCD均设置在积分球出光口外并与积分球出光口的轴线对称；所述图像采集卡分别与CCD驱动器和计算机连接。

本发明的有益效果：本发明所述的测试方法在理论分析的基础上，提出一种遥感相机电子学响应的V/Q非线性和DN/V非线性的区分方法，解决现有测试对非线性认识不清、难以判别的问题，并给出了具体的测试方法和实施方案。本发明能够有效区分遥感相机电子学响应的V/Q非线性和DN/V非线性，为有针对性地改进设计和后期校正数据提供理论和方法支持。

附图说明

图1为本发明所述的遥感相机电子学响应非线性测试与判别装置的框图；

图2为本发明所述的遥感相机电子学响应非线性测试与判别方法的流程框图；

图3为遥感相机成像信息传递过程框图；

图4为V/Q非线性曲线图；

图5为PRNU噪声曲线图；