[发明专利]面向面阵CCD光电转换的仿真设计方法

说明书

本发明提出一种面向面阵CCD光电转换的仿真设计方法，包括：根据多光谱输入图像的源光谱响应曲线，根据设置的仿真波段范围仿真计算得到仿真波段的CCD光谱响应度；建立CCD光电转换模型，并以入射探测器面上的波段辐照度场为输入完成光电转换，输出CCD探测器响应的电压图像文件；建立模拟电路模型，进行预放大、滤波和后置放大的模拟电路传输过程；建立模数量化模型，并对输出的电压值数据进行数字量化处理，完成由模拟信号到数字信号的量化过程，及输出数字图像文件。本发明可以更好的仿真模拟不同载荷的光电转换过程，适用于各种全色成像载荷，可为载荷设计方提供载荷设计参数参考。

技术领域

本发明属于卫星遥感相机仿真技术领域，涉及一种面向面阵CCD 光电转换的仿真设计方法。

背景技术

卫星成像仿真是在卫星设计、预研阶段，针对复杂成像条件下对地 观测成像质量保障技术研究的重要环节。通过模拟卫星成像过程中各个 环节对像质的影响因素，仿真获取卫星的模拟影像，可以支持用户对于 卫星应用能力的分析，进而指导指标需求的提出；可以辅助进行卫星成 像质量的分析。在实际应用前，通过实验模拟验证可以及时诊断并排除 隐患和故障、能有效地提高研制质量；另外，通过使用仿真技术进行研 究，还可以大大减少实验次数和数量，从而起到了缩短研制周期、节约 研制经费、提高性价比的目的。对于新型的高分辨率、高光谱、多波段 对地观测卫星在未来成像过程中将遇到的问题，以及影响图像质量的因 素，目前尚无实际实例可以参考。因此在卫星遥感相机研制工作开展前期，进行卫星成像载荷光电转换仿真，有助于直观的、定量地分析卫星 运行中的实际状态和图像质量。

发明内容

发明所要解决的课题是，针对遥感卫星成像载荷设计阶段无法准确 直观获取相机成像质量的问题。

用于解决课题的技术手段是，提出一种面向面阵CCD光电转换的仿 真设计方法，仿真光电转换过程中各阶段影响因素，为载荷设计提供参 考。

本发明提出一种面向面阵CCD光电转换的仿真设计方法，包括 如下步骤：

步骤1、根据多光谱输入图像的源光谱响应曲线，根据设置的仿真 波段范围仿真计算得到仿真波段的CCD光谱响应度；

步骤2、建立CCD光电转换模型，并以入射探测器面上的波段辐 照度场为输入完成光电转换，输出CCD探测器响应的电压图像文件；

步骤3、建立模拟电路模型，并对CCD光电转换模型输出的电压 图像文件进行预放大、滤波和后置放大的模拟电路传输过程，输出电压 值数据；

步骤4、建立模数量化模型，并对模拟电路模型输出的电压值数据 进行数字量化处理，同时考虑量化过程中产生的量化噪声，完成由模拟 信号到数字信号的量化过程，及输出数字图像文件。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1仿真计算 得到仿真波段的CCD光谱响应度，包括：

根据相机光学系统的CCD光谱响应曲线中的光谱透过率和设置的 仿真波段范围，进行仿真波段的光学系统透过率提取；

根据CCD的光谱响应度曲线和设置的仿真波段范围，完成仿真波 段的CCD响应度提取。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2以入射探 测器面上的波段辐照度场为输入完成光电转换，具体为：

输入待采样的照度图像，采样得到CCD实际接收到的照度图像；

根据CCD元器件的占空比，计算出单一探元实际接收到的照度图 像；

根据单一探元的响应度以及积分时间，对单一探元进行积分处理；

根据探元的不一致性响应系数，计算及输出单一探元的电压；