[发明专利]基于电子倍增的超光谱成像系统

权利要求书

1.基于电子倍增的超光谱成像系统，包括光学系统、电子倍增CCD传感器、预放器、视频处理器和数据处理器，地面景物光线经大气，然后经光学系统成像在电子倍增CCD传感器上的不同像元上，所述电子倍增CCD传感器获得光学系统狭缝上各点的光谱图像信息，光谱图像信息经预放器、视频处理器和数据处理器处理后输出数字光谱图像数据；其特征是，设定所述超光谱成像系统的信噪比模型，根据输入的光谱能量大小，选择相应的电子倍增增益，具体为：

计算总噪声的方差；总噪声的迭加遵循独立误差合成原理，所述总噪声的方差用下式表示为：

式中，F为电子倍增过程产生的额外噪声因子，G为电子倍增过程产生的增益，k_op为预放器的放大倍数，k_agc为视频处理器的成像增益，σ_s为霰粒噪声方差，σ_d为暗电流噪声方差，σ_CIC为时钟诱导噪声方差，σ_smear为smear引起的噪声方差，σ_re为读出噪声方差，σ_qua为量化噪声方差，σ_transfer为光生电荷在整个转移过程中受电源及驱动信号影响产生的噪声方差；

根据总噪声方差公式，获得超光谱成像系统电子倍增增益的成像信噪比，用下式表示为：

对上式进行变换，获得如下公式：

式中，g为超光谱成像系统的成像增益，V_S为由光生电荷经电荷电压转换后的等效输出电压；

量化值对应等效输出电压V_o用公式表示为：V_o＝Gk_agck_opV_s，当电子倍增增益G大于1，则要求GV_s小于等于电子倍增CCD的等效的满阱电子容量，且Gk_agck_opV_s小于等于模数转换器的量程范围V_ad。

2.根据权利要求1所述的基于电子倍增的超光谱成像系统，其特征在于，所述超光谱成像系统的成像增益设置原则为：

式中：V_ad为模数转换器的量化量程，N为模数转换器量化位数；

所述视频信号量化噪声服从均匀分布，则模数量化位数定义为视频信号量化噪声方差公式σ_qua＝gσ_re，则模数量化位数N变换为：

3.根据权利要求1所述的基于电子倍增的超光谱成像系统，其特征在于，电子倍增增益设置原则为：

当输入的光谱信号能量强时，设定则使用电子倍增增益的信噪比近似为不使用电子倍增增益的信噪比近似为使电子倍增增益G＝1；

当输入的光谱信号能量弱时，设定则使用电子倍增增益的信噪比近似为不使用电子倍增增益的信噪比近似为使电子倍增增益G>10。