[发明专利]一种基于面阵探测器的多通道TDI成像方法及可读存储介质

说明书

本发明提供了一种基于面阵探测器的多通道TDI成像方法，其中面阵探测器包括一个全谱段窗口和至少一个目标谱段窗口；成像方法包括根据所需要的积分级数，分别设置各个谱段窗口在面阵探测器上的起始行位置和行数；计算像面行频，调整面阵探测器的成像帧频使其与行频匹配；通过外触发的方式控制面阵探测器曝光成像，得到各个窗口的连续图像序列；将图像序列按照对应像元进行累加，得到各个谱段图像。本发明提供的方法在单一面阵探测器上实现了多通道的TDI推扫成像功能，将积分级数和帧频、像移行频建立了严格的关系，可以灵活配置各通道的积分级数及行频等推扫成像参数。

技术领域

本发明属于光学遥感成像技术领域，涉及一种基于面阵探测器的成像方法，尤其涉及一种能够灵活实现多通道TDI成像的方法。

背景技术

成像探测器是非常重要的成像感光元件，主要包括CCD(Charge-coupled Device)和CMOS(互补金属氧化物半导体，Compementary Metal Oxide Semiconductor)两大类。CCD存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和不同的电源相配合，整个电路较为复杂而且速度较慢。而CMOS传感器经光电转换后直接输出数字信号，信号读取十分简单，还能同时处理各单元的图像信息。近些年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，CMOS的性能已经与CCD相差无几，逐渐占据遥感应用领域。

时间延迟积分TDI(Time Delay Integration)是指对移动中的同一目标进行多次曝光，并将曝光结果进行累加，可以提高图像传感器的信噪比和灵敏度，适合遥感卫星在轨推扫成像。由于工艺和技术的限制，相比面阵CMOS，国内适用于航天领域的高端CMOS-TDI产品还不多，价格也比较高。

多通道TDI成像指的是相机可以实现多个独立通道的延迟积分成像。各通道可以配置为全谱段或目标谱段。全谱段成像收纳了全谱段的光信息，适用于辨别地物细节。目标谱段成像包括的光谱信息量更多，适用于农业普查，如病虫害，作物长势监测，同时也应用于一些土壤、水域污染的监测。

目标谱段成像有两个重要的分辨率指标，空间分辨率和光谱分辨率。空间分辨率指的是一个像元对应的地面距离，距离越小，分辨率越高。光谱分辨率指传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。目标谱段段成像，传感器接收到光信号前会有一个分光或滤光的过程，将入射的白光分解或过滤成所需的光谱段光束。由于光的入射能量是一定的，分光或滤光后能量降低了，所以需要选用更大尺寸的像元，对应的空间分辨率随之降低。为了保证一定的成像质量，光谱分辨率越高，其对应的空间分辨率就会越低。

TDI相机在轨运行时，由于轨道高度、星下点位置、姿态角等因素变化会引起像移速度矢量的变化，所以为了保证成像质量需要实时调整行频，相机需要具有连续调整行频的能力。积分级数是TDI成像的一个关键参数，决定着相机的曝光时间，在不同的太阳高度角和地面反射率情况下，需要调整积分级数以保证图像处于良好的动态范围。同时，积分级数越高，图像信噪比越高。

所以通过面阵探测器实现多通道TDI成像，需综合考虑以上条件和因素，并能控制和调整关键参数。

发明内容

发明目的：

为了实现一种灵活地进行多通道TDI成像的方法，本发明提供的基于面阵探测器的多通道TDI成像方法包括：

面阵探测器具有ROI开窗功能；成像方法包括以下步骤：

S1：根据各个谱段所需要的积分级数，分别设置全谱段窗口以及目标谱段窗口在面阵探测器上的起始行位置和行数；

S2：根据卫星工况计算面阵探测器焦平面上的行频，调整面阵探测器的成像帧频使其与行频匹配；

S3：根据成像帧频，通过外触发的方式控制面阵探测器曝光成像，得到全谱段窗口的全谱段图像序列以及所述目标谱段窗口的目标谱段图像序列；