[发明专利]一种基于TDI线阵探测器的多方向传函检测系统及方法

说明书

一种基于TDI线阵探测器的多方向传函检测系统及方法。分析TDI线阵探测器的工作特点，搭建可以提供周期可调、亮度可调的均匀的非相干照明的光源系统。该光源照明特点为，一个级数时间内只有一个积分时间有光信号输入，其余时间均无光。用上述光源系统替换普通静态传函测试光源配合多方向方波条纹靶标，实现空间光学遥感器试验室静态多方向传函的同时定量测试。本发明克服以往试验室只进行单方向静态传函测试的弊端，实现了多方向静态传函的同时测试，能够更全面的评判空间光学遥感器系统质量，确保遥感器在轨图像质量。

技术领域

本发明属于航天光学遥感技术领域，涉及一种基于TDI线阵探测器的多方向传函检测系统及方法。

背景技术

光学系统成像质量是评价空间光学遥感器的一项重要指标。整机状态下通常采用光学传递函数MTF检测法进行测试。该检测法被认为是一个准确、客观、定量的像质评价指标。

空间相机传函测试又可分为静态传函测试和动态传函测试。静态指目标景物相对于空间相机静止，动态指目标景物相对于空间相机运动。考虑到动态传函测试系统搭建复杂，测试干扰误差项多等因素，试验室条件下通常采用静态传函测试法。空间相机的试验室静态传函MTF，主要是由光学镜头的MTF、电子学系统的MTF和探测器器件的MTF共同所决定的。

TDI线阵探测器空间光学遥感器是指采用TDI线阵探测器作为光电转换元件的空间相机。以TDICCD为例，它是一种面阵结构、线阵工作模式的CCD。其工作原理如下:某一行上的第一个像元在第一个曝光积分周期t内收集到的信号电荷并不直接输出，而是与同列第二个像元在第二个积分周期内收集到的信号电荷相加，相加后的电荷移向第三行……，TDICCD第n行的像元收集到的信号电荷与前面n-1次收集到的信号电荷累加后转移到输出移位寄存器中，按普通线阵CCD的输出方式进行读出。这种电荷在行/级间垂直转移并逐行累积，按设定的级数累积完成后水平转移输出的过程也被称作时间延时积分，即TDI。电荷转移的方向即为积分方向，设定电荷累积的行数为级数n。

空间相机在轨正常推扫成像时，每行景物的亮度分别为Q1～Qn，对应探测器像元采集到的信号电荷分别为q1～qn，空间相机积分时间为t，设定级数为n，则TDI探测器的电荷转移输出过程如图1所示。

现有采用TDI线阵探测器，例如TDICCD的空间相机进行普通的试验室静态传函测试时，由于探测器具有TDI特性，图像将在积分方向上逐行累积，电荷转移过程如图2所示。若将方波光栅靶标条纹与积分方向成一定角度放置，将导致最终图像将没有条纹，无法进行传函计算。因此在普通试验室静态传函测试时，只能将靶标条纹与积分方向平行放置，此时Q1＝Q2＝Q3＝…＝Qn，输出为q1+q2+q3+…+qn＝nq1。

采用这种普通静态传函测试方法得到的仅为一个方向的静态传函，而在空间相机光学系统设计时，由于像散、慧差等像差的存在，光学系统本身在各个方向上的MTF并不相同。因此需要寻找一种简便可行的方法，实现多方向的静态传函测试，解决现有普通静态传函测试方法并不能充分反映空间相机光学系统成像质量的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于TDI线阵探测器的多方向传函检测系统及方法，可以实现空间相机静态多方向的传函检测，充分评价空间相机光学系统成像质量，确保在轨图像质量。

本发明的技术解决方案是：

一种基于TDI线阵探测器的多方向传函检测系统，包括：光源系统，靶标，平行光管，地面检测系统和快视系统；

地面检测系统用于控制待检测空间相机成像，与待检测空间相机连接；

快视系统与待检测空间相机连接，用于获取待检测空间相机成像输出响应，根据成像输出响应计算图像CTF和待检测空间相机多方向的静态传函MTF；

平行光管放置在待检测空间相机通光口前，用于提供平行光；