帧转移型CCD相机图像拖影研究
相机常见术语和参数
数字相机常见术语和参数介绍传感器传感器是相机的核心部件，目前相机常用的感光芯片有CCD和CMOS两类。
1．CCD（电荷耦合器件）目前常用CCD的有三种结构, 全帧转移、帧传输和行转移。
行转移（Interline Transfer）在三种结构中，行转移是最常使用的一种，多数中、低端产品都使用这种方式。
全帧转移（Full frame ）全帧转移结构最简单，感光区和存储区在一起，可获得100％的fill factor。
缺点是为避免图像漏光，在读出时要阻止外界光线进入。
这可以通过使用机械快门、使用频闪灯的方法实现，或者使曝光时间远远大于读出时间，以尽量减少漏光。
帧传输（Frame transfer）帧传输结构是感光区和存储区完全分开，且大小相等。
曝光后的信号电荷以非常快的速度（通常小于帧周期的1％）转移到存储区，然后逐行输出。
很明显，帧传输传感器可获得100％的fill factor，而且在读出过程中，可对下一帧曝光。
缺点是芯片尺寸大，成本高。
2．CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器CMOS传感器和CCD传感器在感光部分原理是相同的，不同的是在每个像素单元中，除感光部分外，还有放大器和读出电路部分，整个CMOS传感器还集成了寻址电路、放大器和A/D。
3．CCD和CMOS的主要性能比较满阱容量差异：由于CMOS传感器的每个像素包括一个感光二极管、放大器和读出电路，同时整个传感器还包括寻址电路和A/D,使得每个像素的感光区域远小于像素本身的表面积，因此在像素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的满阱能力要低于CCD传感器。
成本差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、时序、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本。
CMOS 传感器可以随机寻址，能够非常方便地仅将队列中感兴趣地部分读出，提高帧率。
噪声差异：由于CMOS传感器的每个感光二极管都搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器在水平寄存器输出端的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。
CCD基本原理
CCDCCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD 图像传感器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。
ＣＣＤ在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。
功能特性CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD 两大类。
线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。
所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。
线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。
它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像。
面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。
系统构成通常我们所说的CCD指的是一个可以正常工作的系统，包括：D芯片2.电路系统控制部分：控制曝光时间等参数；数据读取/采集部分：包括前放、A/D、数据总线接口等；3.制冷系统半导体制冷（TE）、液氮制冷（LN）、少数型号用制冷机制冷；4.软件包括标准软件以及动态链接库；性能参数1.量子效率（QE）、光谱灵敏度CCD的光谱灵敏度取决于量子效率、波长、积分时间等参数。
量子效率表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。
不同工艺制成的CCD芯片，其量子效率不同。
灵敏度还与光照方式有关，背照CCD的量子效率高，光谱响应曲线无起伏，正照CCD由于反射和吸收损失，光谱响应曲线上存在若干个峰和谷。
2.分辨率CCD的分辨率是由芯片的规格（像素的多少）、像素的大小、芯片的种类决定。
光电检测技术第二版答案
光电检测技术第二版答案篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是、和。
2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。
3. 光电三极管的工作过程分为和。
4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。
6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。
价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。
7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。
8. 载流子的运动有两种型式，和。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。
12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。
13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。
14. 半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。
15. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。
16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。
18.. 使用莫尔条纹法进行位移- 数字量变换有两个优点，分别是和19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。
20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。
21. 交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
22. 随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23. 硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
24. 发光二极管的峰值波长是由决定的。
高速摄像机图像传感器的主要特性
1.灵敏度灵敏度是图像传感器的重要参数。
高速摄像机图像传感器的灵敏度与很多因素有关，计算和测试都比较复杂。
但可由它的单位直接得出其物理意义。
这就是单位光功率所产生的信号电流：mA/W。
光辐射能流密度在光度学中常以照度1x表示，其变换式为1W/＝201x。
因此，对于给定芯片尺寸的图像传感器来说，灵敏度单元可用nA/1x表示。
在有的文献中，也用mV／1x·s来表示图像传感器的灵敏度，严格说来，这是图像传感器的响应度，即单位曝光量所得到的有效信号电压，它反映了图像传感器的灵敏度和输出级的电荷／电压转换能力。
另一种是指器件所能传感的低辐射功率（或照度），单位可用瓦（Ｗ）或勒克斯（1x）表示。
或直观地用镜头光圈指数Ｆ来表示，即在特定照度（一般为20001x）和摄取特定目标（测试图）时，调节镜头光圈，使摄像机输出的视频信号为100IRE，所对应的镜头光圈指数Ｆ就表示了摄像机的灵敏度。
Ｆ数越大，表示光圈开得越小，摄像机的灵敏度也就越高。
例如，两台摄像机的灵敏度分别为20001x、f/3.5和2000lx、f/2.8，可以说，前者的灵敏度高于后者。
设诸像素在时间Ｔ内聚集的载流子为Ｎ，则εＮ=HSAT/q （2-10）εS=（mA/W）(2-11)式中Ｈ———光像的辐射照度；Ａ———传感器受光面积（即诸像素面积之和）；Ｓ———传感器受光灵敏度，意义是单位照度所对应的输出光电流；———饱和电荷量；———饱和曝光量；ｑ———电子电荷量。
用式（2-11）算得的传感器灵敏度单位为ｍＡ／Ｗ。
因此，有时称Ｓ为灵敏度。
采用灵敏度时，辐射量与光源、温度关系可由下式求得：1W(2856K)=20流明（lm）（2-12）即当温度为2856Ｋ时的1W的光源，其辐射量为20lm。
有些场合用“平均量子效率”表示传感器灵敏度比较方便。
平均量子效率是硅在400nm～1100nm波长范围内吸收光量子的理论量子效率（作100％）与各实测量子效率的比值，以百分数表示，如图2.34中的QE线。
《测控技术与仪器开题报告：遥感成像中CCD拖影问题的修正2000字》
除方法研究外，本课题亦将对拖影问题修正的算法进行详细研究，编写相应的数据处理模块，基于实测数据，开展修真实验，验证方法研究的正确性。
2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
研究光学仪器的原理及系统构成，研究光学仪器中焦平面探测器的类别及特点，着重研究光学仪器中CCD探测器的工作原理及特点，归纳CCD探测器中电荷积分规律及拖影问题本质，研究并总结CCD拖影问题的修正方法及算法，编写数据修正软件模块，完成CCD拖影修正实验。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
通过调研，学生对遥感成像的基本概念、应用领域、分类方法有了初步的认识，对CCD探测器的光信号积分原理和过程有了了解，初步归纳了拖影问题的原因、规律和修正方法。建议学生切合毕业设计主旨，对拖影问题修正的具体算法进行有针对性的深入研究，为数据处理模块编写和实验研究创造条件。
对于CCD拖影问题，可采用逆向逐行修正的方法。CCD的光生电荷输出后经量化，得到恢复图像所需要的数字信号。设对应于CCD成像区第i列第j行 量化后的图像数据为 ，考虑到某点的光子流速率与该点照度成正比，量化后的数据即反映了CCD对应点的照度强弱，可直接用于图像的构建。设采样恢复后得到的图像为像素1024×1024，若CCD不存在拖影问题，图像各像素的灰度理论值为 ，而当CCD存在拖影问题时，图像各像素的灰度测得值为 。对CCD拖影造成的数据误差的修正过程，其实就是由测得值阵列 复原理论实际值阵列 的过程。当i为一般值，当且仅当j=1时， 与 相等。因而数据的修正可以逆向进行，即对任意列由最下方行逐行向上依次获得对应行图像数据的实际值。完成对某列数据的修正，用同样方法对所有列的数据进行恢复，便可以得到CCD拖影问题得以修正后的完整图像数据。
线性CCD图像传感器
由两种感光器件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。
在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。
市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄像头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。
一时间，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。
CCD传感器-原理编辑本段CCD传感器是一种新型光电转换器件，它能存储由光产生的信号电荷。
当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。
它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。
它具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小，已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用，尤其是在图像传感器应用方面取得令人瞩目的发展。
CCD有面阵和线阵之分，面阵是把CCD像素排成1个平面的器件；而线阵是把CCD像素排成1直线的器件。
由于在军事领域主要用的是面阵CCD，因此这里主要介绍面阵CCD。
CCD传感器-种类编辑本段面阵CCD的结构一般有3种。
第一种是帧转性CCD。
它由上、下两部分组成，上半部分是集中了像素的光敏区域，下半部分是被遮光而集中垂直寄存器的存储区域。
其优点是结构较简单并容易增加像素数，缺点是CCD尺寸较大，易产生垂直拖影。
第二种是行间转移性CCD。
它是目前CCD的主流产品，它们是像素群和垂直寄存器在同一平面上，其特点是在1个单片上，价格低，并容易获得良好的摄影特性。
第三种是帧行间转移性CCD。
它是第一种和第二种的复合型，结构复杂，但能大幅度减少垂直拖影并容易实现可变速电子快门等优点。
面阵CCD：允许拍摄者在任何快门速度下一次曝光拍摄移动物体。
基于FPGA的面阵CCD成像系统设计
基于FPGA的面阵CCD成像系统设计作者：唐艳秋张星祥李新娥任建岳来源：《现代电子技术》2013年第02期摘要：采用SONY 行间转移型面阵CCD ICX415AL 作为图像传感器，设计了一款新型CCD成像系统。
以Altera公司的FPGA芯片EP1C12F256作为时序发生器产生CCD驱动信号。
采用相关双采样技术滤除了视频信号中的相关噪声，提高信噪比。
在Quartus Ⅱ 9.1开发环境下采用VHDL编程，并利用Modelsim SE 6.5仿真软件进行仿真测试。
实验结果表明，所设计的时序满足ICX415AL的时序要求，在29.5 MHz的时钟驱动下，每秒输出50帧图片，能满足高速跟踪要求。
关键词：行间转移型面阵CCD；驱动时序；相关双采样； FPGA中图分类号：TN386.5⁃34 文献标识码：A 文章编号：1004⁃373X（2013）02⁃0123⁃030 引言CCD（Charge Coupled Device）是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件，它可以把通过光学镜头投影到其上的景物可见光信号转换成比例的电荷包，并在适当的时钟脉冲的驱动下进行定向转移，从而输出成为电压视频图像。
CCD具有集成度高、功耗小、体积小、工作电压低、灵敏度高等优点[1⁃2]，目前已广泛应用与空间遥感、对地观测等领域。
按结构分类，CCD可分为线阵CCD和面阵CCD，而面阵CCD按排列方式又可分为全帧转移（Full Frame）CCD、帧转移（Frame Transfer）CCD以及行间转移（Interline Transfer）CCD。
三种类型的CCD各有优缺点，其中行间转移CCD不需要机械快门，速度最快，最适合用于观测快速运动的物体。
本文设计了一种行间转移型面阵CCD的高速驱动电路[3⁃4]。
1 行间转移型面阵CCD的结构和工作模式本设计采用的是SONY公司的ICX415AL型号 CCD芯片，ICX415AL是行间转移型面阵CCD，对角线为8 mm，尺寸为8.3 μm×8.3 μm，总像元素为823（H）×592（V），有效像元为782（H）×582（V）。
CCD图像传感器
CCD图像传感器Biblioteka （2）面型CCD图像传感器。按一定的方式将一维线型光敏单 元及移位寄存器排列成二维阵列，即可构成面型CCD图像传感器， 它主要用于摄像机及测试技术。如图1-13所示，面型CCD图像传感 器有三种基本类型：线转移型、帧转移型和隔离转移型。
CCD图像传感器
CCD输出信号经过滤波、放大和二值化处理，输出DO脉冲信 号和转移脉冲SH。采用外置的CCD 驱动装置自带滤波、放大和二 值化电路，阈值电平可调，DO输出脉冲的幅度直接反映了每个像 敏单元上的光照度。测量前首先需要对系统进行定标，记录光点在 CCD上的初始位置，即（t1+t2）/2。当光点在CCD上发生移动时， 得到的SH下降沿到DO脉冲宽度中心值距离与初始位置相减的宽度 值，它与光点移动的距离值成正比。利用单片机对这几组脉冲进行 测量、处理，结果送至上位机对其进行几何公式的转换，即可实时 显示待测件的偏转角度。
CCD图像传感器
一、 电荷耦合工作原理 1. CCD原理
MOS电容器CCD是一种固 态检测器，由多个光敏像元组 成，其中每个光敏像元就是一 个MOS 体）电容器。CCD的基本结构 如图1-11所示，但其工作原理 与MOS晶体管不同。
图1-11 CCD的基本结构
CCD图像传感器
CCD中的MOS电容器的形成方法是：在P型 或N型单晶硅的衬底上用氧化的办法生成一层厚 度为100~150 nm的SiO2绝缘层，再在SiO2表面 按一定层次蒸镀一金属电极或多晶硅电极，在衬 底和电极间加上一个偏置电压（栅极电压），即 形成了一个MOS电容器，具有光生电荷、电荷存 储和电荷传移的功能。
CCD 的工作原理及应用现状
《CCD 的工作原理及应用现状》一、CCD 的简介CCD 分为线型（Linear）与面型（Area）两种，对于面型CCD，根据其工作方式又分为：帧转移型(FT：Frame Transfer)，行间转移型(IT：Interline Transfer) 和行帧转移型(FIT：Frame Interline Transfer) 三种，根据其扫描方式又分为全帧(full frame ) 和隔行(interlline )两种，全帧型多用于专业级, 隔行多用于民用级。
二、CCD 的特点1、高解析度（High Resolution）：像点的大小为μm 级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。
2、低躁声（Low Noise）高敏感度：CCD具有很低的读出噪声和暗电流噪声，因此有比较高的信噪比（SNR），同时具有高敏感度。
低光度的入射光也能检测到，其信号不会被噪声掩盖，所以CCD 的应用基本不受气候的限制。
3、动态范围广（High Dynamic Range）：可同时适用于强光和弱光，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象。
4、良好的线性特性曲线（Linearity）：入射光源强度和输出信号大小成良好的正比关系。
5、光子转换效率高（High Quantum Efficiency）。
6、大面积感光（Large Field of View）。
7、光谱响应广（Broad Spectral Response）：能检测很宽波长范围的光。
8、低影像失真（Low Image Distortion）。
9、体积小、重量轻。
10、低耗能，不受强电磁场影响。
11、电荷传输效率佳：该效率系数影响信噪比、解像率，若电荷传输效率不佳，影像将变较模糊。
12、可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。
三、CCD 的工作原理1、CCD(Charge Coupled Device ) 意即电荷耦合器件，是一种特殊的半导体。
CCD的工作原理及应用现状
一、CCD的简介CCD（Charged Coupled Device）于1969年在贝尔试验室研制成功，后由日、美等国公司开始量产，期间从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素。
CCD分为线型（Linear）与面型（Area）两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DC）、摄录影机、监视摄影机等影像产品上。
对于面型CCD，根据其工作方式又分为：帧转移型(FT：Frame Transfer)，行间转移型(IT：Interline Transfer)和行帧转移型(FIT：Frame Interline Transfer)三种，根据其扫描方式又分为全帧(full frame)和隔行(interlline)两种，全帧型多用于专业级,隔行多用于民用级。
二、CCD的特点1、高解析度（High Resolution）：像点的大小为μm级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。
从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到现在的1/9寸，像素数目已从初期的10多万增加到千万像素，以后还有继续增加的趋势。
2、低躁声（Low Noise）高敏感度：CCD具有很低的读出噪声和暗电流噪声，因此有比较高的信噪比（SNR），同时具有高敏感度0.0003～0.0005LUX甚至0LUX低光度的入射光也能检测到，其信号不会被噪声掩盖，所以CCD的应用基本不受气候的限制；3、动态范围广（High Dynamic Range）：通过数字处理的CCD信号,其动态范围可达到400%,专业级可达到600%,可同时适用于强光和弱光，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象；4、良好的线性特性曲线（Linearity）：入射光源强度和输出信号大小成良好的正比关系，能很好地反映被摄图像的细节层次，降低信号补偿处理成本；5、光子转换效率高（High Quantum Efficiency）：很微弱的入射光照射都能被记录下来，若配合影像增强管及投光器，即使在黑夜远处的景物仍然还可以拍摄到；6、大面积感光（Large Field of View）：利用半导体技术已可制造大面积的CC D晶片，目前与传统胶片尺寸相当的35mm的CCD已经开始应用在数码相机中，成为取代专业光学相机的关键元件；7、光谱响应广（Broad Spectral Response）：从0.4～1.1μm,能检测很宽波长范围的光，增加系统使用弹性，扩大系统应用领域；当然根据不同的应用场合和要求，需用滤色片或复合滤色片；8、低影像失真（Low Image Distortion）：使用CCD感测器，其图处理不会有失真的情形，使原物体表面信息忠实地反应出来；9、体积小、重量轻：CCD具备体积小且重量轻的特性,应用广泛.CCD的工作原理及应用现状□许学勇一线视听界广播电视技术10、低耗能，不受强电磁场影响；11、电荷传输效率佳：该效率系数影响信噪比、解像率，若电荷传输效率不佳，影像将变较模糊；12、可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。
像移对星载TDICCD相机成像品质的影响分析
像移对星载TDICCD相机成像品质的影响分析随着科技的不断发展，各行各业也在不断地迭代升级。
在现代工业制造领域中，数字成像技术得到了广泛的应用。
其中，像移技术（BM，Binning and Moving）是一种较为成熟的数字成像技术。
而星载TDICCD相机是一种常用的数字相机，可以在航天、地球物理、气象、遥感等领域中发挥重要作用。
本文将从像移技术的角度，分析像移对星载TDICCD相机成像品质的影响。
一、星载TDICCD相机成像原理相比于传统的摄影技术，数字成像技术使用光电传感器将物体反射的光线转换为数字信号，再经过后续处理得到一张数字图像。
星载TDICCD相机是一种数字相机，其成像原理为：TDI （Time Delay Integration）技术与CCD（Charge-Coupled Device）传感器相结合，在光电元件上形成对物体的图像，再将其处理成数字信号（即将光子转化成电荷，通过各阶段的放大电路进行放大得到信号的增益，最后经过A/D转化成数字信号），最后形成数字图像。
二、像移技术的背景与原理像移技术（BM）是数字成像技术的重要手段之一。
该技术结合了两种不同的成像技术：Binning技术和Moving技术。
其中，Binning技术（又称二次取样）是一种图像处理技术，在水平和垂直方向上将邻近的像素点组合成一个较大的像素块，以提高图像的信噪比和有效分辨率。
Moving技术（也称平移技术）是一种图像采集技术。
在这种技术下，采集设备（如相机）不断地以一个步长向前或向后移动，从而获取一系列相似但不完全相同的图像。
采集的图像拼接成一个比单一图像更大的区域。
这种方法可以大幅提高图像分辨率，减小噪声，甚至可以实现全分辨率的成像。
三、像移对星载TDICCD相机成像品质的影响像移技术可以在一定程度上提高星载TDICCD相机的成像品质。
具体地，像移技术对星载TDICCD相机成像品质的影响体现在以下两个方面：1、信噪比的提高信噪比是指成像设备输出信号的稳定性和纯度，是影响数字图像清晰度的重要参数之一。
漂移扫描相机中拖尾现象快速消除方法
漂移扫描相机中拖尾现象快速消除方法作者：杨会玲来源：《计算机应用》2015年第09期摘要：对同步卫星进行观测时，由于漂移扫描CCD相机的帧转移特性，若所拍摄星空中出现亮星，则会出现贯穿星图的smear拖尾现象。
通过分析smear拖尾现象的成像机理，提出一种快速smear拖尾消除方法。
首先，利用多项式拟合消除背景不均匀性；然后，计算并拟合星图每列灰度平均值，通过比较拟合前后的灰度平均值判断拖尾所在列；最后，通过将拖尾像素赋拟合后的灰度平均值消除拖尾。
实验结果表明，该算法不但能够有效去除拖尾，减小星图背景均值差，而且其处理时间仅为常规smear拖尾去除算法的20%，验证了算法的有效性。
关键词：漂移扫描；smear；不均匀性；背景拟合；拖尾消除0 引言利用恒星定位归算卫星轨道是常见的同步卫星定轨方法，为了克服卫星与恒星的不同步造成的不能同时获得两者的良好圆星象，提出天文望远镜漂移扫描工作方式[1]。
漂移扫描天文望远镜的CCD（Charge Coupled Device）相机利用时间延时积分（TimeDelay Integration，TDI）工作方式和凝视工作方式交替观测恒星与同步卫星， TDI工作方式下拍摄的恒星表现为拖尾星象，卫星为圆星象，凝视工作方式下恒星为圆星象，卫星为拖尾星象。
由于恒星为圆形目标时易提取，从而提高同步卫星天文定位精度[2]。
在凝视工作方式下拍摄星空，当面阵CCD进行感光时，星等较亮的恒星光线照在CCD的感光区，感光区持续曝光，CCD所转化的电荷来不及从感光区向存储区转移，致使漏光电荷附加在整列像元上而出现smear现象，在星图中表现为贯穿于星图的很亮的拖尾，如图1所示。
smear现象不利于恒星提取与恒星定位，滤除smear现象从两方面考虑。
硬件方面消除smear现象可以通过减少曝光时间，使得CCD感光区在电荷转移时间内不受曝光，但这样无法拍摄到星等较暗的星[3]。
文献[4]将提出帧转移CCD换为行转移CCD，及时存储单个电荷，然后再转移读出，但CCD的感光区也同时减小，CCD的灵敏度随之减小。
KODAK KAI-02050 图像传感器参数指标解析
KODAK KAI-02050 图像传感器参数指标解析摘要：CCD（charge coupled divice）和CMOS图像传感器是摄像机的基本组成单元，并且直接决定着成像质量，本文以KAI-02050 图像传感器手册的参数指标为例，对CCD的主要参数指标等进行解析。
关键词：CCD；参数指标；电荷；动态范围；拖尾1.引言CCD与CMOS图像传感器是摄像机的基本组成单元，都是用光敏像元阵列将入射的光信号转换成像元内的电荷，不同的是将像元中的电荷取出并转换成电压的方式和途径。
CCD的像元将光转换成电荷后，采用耦合的方式，将电荷逐点、逐行的用电荷移位寄存器移出，直至电荷/电压转换器。
所以在CCD芯片内部，图像信息主要以电荷形式移动输出；CMOS的每一个像元都有一个电荷/电压转换器，像元内的电荷直接转换成电压，在通过矩阵开关，将电压信号送出阵列，所以CMOS的图像信息主要以电压的形式传送输出的。
CCD主要生产厂家主要有SONY、KODAK；CMOS生产厂家较多；本文主要介绍KODAK公司生产的KAI-02050图像传感器的性能参数并进行解析。
2.KAI-02050图像传感器主要参数解析a）CCD结构：隔行转移型；逐行扫描。
CCD结构主要分为帧转移型（Frame-Transfer）、隔行转移型（Interline）。
隔行转移型：两列像素中间插入一列垂直移位寄存器和转移栅，像素上的电荷先同时转移到垂直移位寄存器上，然后再转移到水平移位寄存器移位输出。
见图1所示。
优点：快门速度快，可以任意启动曝光的起始和终止时间。
缺点：感光区域小，动态范围低。
图1 隔行转移型b）最大帧率：4抽头输出：68fps；双抽头输出：34fps；单抽头输出：18fps。
多抽头输出的问题：当采用双抽头或四抽头输出时，图像会出现区域亮度不同的现象。
主要因为多抽头输出结构之间不完全一致、以及布板、杂质、半导体的生产过程的差异而产生信号差异，尽管厂家会对输出结构进行校正，但从图像上仍能看出不同抽头输出图像之间的接缝现象。
天文全帧CCD图像拖尾的快速去除方法
后面转移到该光敏元的信号电荷造成影响。假如第 ｉ 行有亮目标， 在曝光电荷转移过程中， 对该列第 ｉ ＋ １行 一直到第 Ｍ 行的所有像素灰度值都会有明显的影响， 从而形成从亮目标开始竖直向上的拖尾。而在逐行擦 － １行的所有像素 除过程中， 对该列第 １行一直到第 ｉ 灰度值都会有明显的影响， 从而形成从亮目标开始竖 直向下的拖尾。对于多行擦除， 由于擦除速度快， 相对 而言擦除的时候漏光时间短， 因此拖尾影响小一些， 但是 形成的拖尾会呈现不连续状态。由曝光前的擦除和曝 光后的电荷转移这两段时间内漏光电荷的共同作用就 会在亮目标的上下形成一条完整的拖尾。对于某些空 间目标， 由于目标运动角速度快， 因此拖尾是倾斜的。
· （ ｇ （ ｉ ， ｊ ） ＝ｔ ｉ ， ｊ ） ０ ｒ
Ｍ
由 于 电 荷 转 移 的 效 率 不 能 达 到 百 分 之 百， 因此 Ｃ Ｃ Ｄ相机每次曝光之前 都需要 进行擦 除 操作 （ Ｆ ｌ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ） 以消除残留电荷的影响。擦除的过程和行转移类 空感光阵列” 在转 似， 可以认为是一帧 Ｍ ×Ｎ大小的“ 依次往 移脉冲的作用下从感光区的最上面（ 第 Ｍ 行） 下移动， 每移动一行， 就会擦除一行， 当空感光阵列完 全覆盖感光区时就完成了擦除， 擦除过程中电荷不进 入水平 移 位 寄 存 器。 一 般 Ｃ Ｃ Ｄ可 以 进 行 逐 行 擦 除 （ Ｆ ｌ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｉ ｎ 为１ ） ， 也可以多行同时进行擦除。 当不使用机械快门时， 在曝光电荷转移和擦除的 过程中， 光敏元仍然处于感光状态， 于是光敏元就会对
２ ］ 标［ ， 但是在一般情况下， 拖尾都是降低图像质量、 增 ［ １ ］
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在长时间的天文光电观测系统中， Ｃ Ｃ Ｄ相机机械 快门在高强度的频繁开闭下容易损坏， 加上机械快门 使用寿命限制， 从而增加天文光电观测系统的维护成 本， 所以机械快门处于常开状态或者直接拆除。这使 Ｃ Ｄ图像中拖尾现象相当严重， 只能依赖后续的图 得Ｃ 像处理手段减少拖尾所带来的负面影响。目前， 减少 负面影响的方法主要是在目标检测之后剔除虚假目标
ccd摄像头曝光方法分类
ccd摄像头曝光方法分类（原创实用版3篇）目录（篇1）1.介绍 ccd 摄像头2.详述 ccd 摄像头曝光方法的分类3.总结正文（篇1）一、介绍 ccd 摄像头ccd（Charge-Coupled Device，电荷耦合元件）摄像头是一种光电转换设备，它能将光学信号转换为电信号。
ccd 摄像头具有高信噪比、宽动态范围、高灵敏度等优点，广泛应用于图像采集、图像处理、机器视觉等领域。
二、详述 ccd 摄像头曝光方法的分类ccd 摄像头的曝光方法主要分为以下几种：1.瞬时曝光法瞬时曝光法是指 ccd 摄像头在某个特定时间点对图像进行曝光。
这种方法的优点是能够精确控制曝光时间，使得图像的亮度和对比度达到最佳状态。
然而，瞬时曝光法对 ccd 摄像头的响应速度要求较高，否则容易出现拖影现象。
2.累计曝光法累计曝光法是指 ccd 摄像头在一定时间内对图像进行多次曝光，然后将多次曝光的信号进行累加。
这种方法可以提高图像的信噪比，减少噪声对图像质量的影响。
但是，累计曝光法可能导致图像的动态范围减小。
3.卷帘式曝光法卷帘式曝光法是指 ccd 摄像头的曝光过程分为两个阶段：首先，对图像的某一行进行曝光；然后，曝光完成后，将已曝光的行移动到下一行，进行下一次曝光。
这种方法能够实现高速曝光，提高图像的帧率。
然而，卷帘式曝光法可能会导致图像的拖影和失真。
4.随机曝光法随机曝光法是指 ccd 摄像头在曝光过程中，每次曝光的时间和强度都是随机的。
这种方法可以提高图像的动态范围，使得图像在不同亮度下都有良好的表现。
但是，随机曝光法可能导致图像的信噪比较低。
三、总结ccd 摄像头曝光方法的分类有多种，各种方法都有其优缺点。
在实际应用中，需要根据具体需求和场景选择合适的曝光方法。
目录（篇2）1.曝光方法的定义与重要性D 摄像头的工作原理D 摄像头曝光方法的分类4.各种曝光方法的特点与应用5.曝光方法对图像质量的影响6.曝光方法的选择与优化正文（篇2）一、曝光方法的定义与重要性曝光方法是指在摄影或摄像过程中，相机的快门控制和光圈调节等方式来控制光线照射感光元件的时间和强度，以获取合适亮度和清晰度的图像的方法。
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构来减小拖影，但是改进相机结构有一定的限度。
本文用图像处理的方法对图像拖影进行恢复，算法简单且有效。
１ 图像拖影产生的机理
当所用ＣＣＤ相机的工作模式为帧转移模式时，图像拖影是无法更改的事实。
如图１所示，这种帧转移模式ＣＣＤ芯片由成像区、图像存储区和数据读出寄存器组成，图像存储区由掩模遮挡，不受光照影响。
在曝光开始以前，ＣＣＤ成像区各像元中的电荷清零，电子快门打开曝光作为一帧开始，成像区各像元开始电荷积累，在一帧周期内快门是保持打开的；曝光结束后，图像由成像区逐行转移至存储区（如图２）；最后由读出寄存器将图像数据读出。
由于在图像转移过程中快门是打开的，因而在图像转移过程中未移入存储区的各像元仍会受外界物光的作用继续积累电荷，从而出现图像拖影现象。
通常图像转移时间只有数毫秒，因而在曝光时间较长时，拖影现象并不明显。
当视场中目标亮度很强，且视场中有较亮较大的面目标时，拖影现象比较严重。
２ 消除图像拖影的算法
假定ＣＣＤ有Ｎ行Ｍ列像元，无拖影图像用ｉ（ｘ，ｙ）表示，拖影图像用ｉ′（ｘ，ｙ）表示。
图像曝光时间为ｔｅｘｐ，图像帧转移时间为ｔｓｈ。
图像灰度与曝光时间呈良好
帧转移型ＣＣＤ相机图像拖影研究
韩采芹 李华 魏宏刚 沈忙作 中国科学院光电技术研究所 ６１０２０９
引言
对于使用帧转移型ＣＣＤ相机而言，在帧转移的过程中，一部分还没移入光遮蔽区的像元电荷会继续受到相应位置处入射光的照射，因而像元电荷在帧转移过程中受到污染，形成拖影。
制造商通过增加读出速率使拖影显得微不足道，但是对于某些航空遥感应用来说，这种拖影还是很严重的。
在这之前，人们对拖影的研究多是通过改进ＣＣＤ相机的结
的线性关系，ｉ（ｘ，ｙ）∝ｔｅｘｐ，因而第ｎ行以前的像元电荷在移经第ｎ行时会附加ｉ（ｘ，ｙ）·ｔｓｈ／ｔｅｘｐ的灰度。
ｉ（ｘ，ｙ）与ｉ′（ｘ，ｙ）会有如下递推关系：
置系数
，置行向量初
值ｔｅｍｐ（ｘ）＝ｏｆｆｓｅｔ·ｋ，其中ｏｆｆｓｅｔ为图像偏置灰度，为一常量。
第１行图像：ｉ（ｘ，１）＝ｉ′（ｘ，１）－ｔｅｍｐ（ｘ）；ｔｅｍｐ（ｘ）＝ｔｅｍｐ（ｘ）＋ｉ（ｘ，１）
第２行图像：ｉ（ｘ，２）＝ｉ′（ｘ，２）－ｔｅｍｐ（ｘ）／ｋ；ｔｅｍｐ（ｘ）＝ｔｅｍｐ（ｘ）＋ｉ（ｘ，２）
第３行图像：ｉ（ｘ，３）＝ｉ′（ｘ，３）－ｔｅｍｐ（ｘ）／ｋ；ｔｅｍｐ（ｘ）＝ｔｅｍｐ（ｘ）＋ｉ（ｘ，３）
……
第ｎ行图像：ｉ（ｘ，ｎ）＝ｉ′（ｘ，ｎ）－ｔｅｍｐ（ｘ）／ｋ；ｔｅｍｐ（ｘ）＝ｔｅｍｐ（ｘ）＋ｉ（ｘ，ｎ）
通过递推得到无拖影图像。
３ 消拖影实验结果
Ｄａｌｓａ相机的图像转移时间为０．９ｍｓ。
图１ 帧转移ＣＣＤ芯片结构
Ｆｉｇ１． Ｔｙｐｉｃａｌ ｆｒａｍｅ－ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ
图２ 帧转移过程
Ｆｉｇ２． Ｆｒａｍｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ
有拖影的图像 消除拖影后的图像
图３ １．００８ｍｓ曝光时间下拖影图像与去除拖影图像比较
当视场中出现较亮较大的面目标时，出现明显拖影。
为验证拖影消除算法，采用平行光管的十字丝圆斑成像，采集１．００８ｍｓ曝光时间下的拖影图像。
然后采用拖影消除算法，获得了良好的无拖影图像。
图３与图４的图像是相互对应的，可以计算出，去掉拖影后，第４０８行上信号起伏程度为１．４％。
由此，可以知道，
这种消拖影的方法很有效。
４ 结论
帧转移型面阵ＣＣＤ相机存在拖影的问题，可以通过改进相机的结构，但是这种改进非常有限。
本文提出对ＣＣＤ图像拖影消除的算法，简单易行，复原的效果也很好。
图４ 拖影图像和去拖影图像在第４０８行的信号起伏
效的途径。
应当加快推进信息安全等级保护工作，建立起完善的安全防范体系。
大部分的单位虽然使用了防火墙和防病毒产品，安装了必备的安全设备，但是管理措施比较薄弱。
如何建立完整的信息网络安全保护策略、规范的管理制度和成体系的技术防范措施，政府主管部门也应加强这方面的指导。
建议加快推进信息安全等级保护工作的实施，使信息网络安全管理工作逐步走向规范化、制度化，建立起比较完善的技术防范体系。
３．４ 建立信息安全法制体系，加快信息安全立法。
要加快信息安全立法，建立信息安全法制体系，这样才能做到有法可依、有法必依。
即在法制上，加强网络和信息安全管理等方面的立法工作，为政府门户网站的建设、运行、维护和管理提供法律保障，构筑促进国家信息化发展的社会环境，形成适用于信息网络安全实际需要的法治文化。
为了加强对计算机信息网络国际联网的安全保护，维护公共秩序和社会稳定，对境内的计算机网络国际联网安全保护管理，国家制定了《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定》和《计算机信息网络国际联网安全
保护管理办法》。
１９９７年１０月１日起施行的新修订的《中华人民共和国刑法》中的第２８５条、２８６条和第２８７条中专门就计算机网络犯罪进行了规定。
３．５建立安全培训制度，提高全员技术水平。
从众多的信息安全事件分析来看，系统和网络管理员的安全技术水平和实际的安全知识直接影响到整个系统安全状况。
所以非常有必要给各种系统管理员进行有效的系统安全培训，掌握计算机安全的高级知识，了解黑客使用的流行手段，掌握各种主流操作系统上所需的安全策略、各种安全防御工具等技能。
而一个门户网站的安全不仅和人员的技术水准、安全知识有关，而且和领导的决策、工作环境中每个员工的安全操作等都有关系。
建立完善技术培训体系，使之更贴近实际业务、贴近技术前沿，提高各类人员的安全理论实践水平和安全意识。
让每一位员工都成为安全卫士，才能实现真正意义上的全方位的安全。
结束语
综上所述，要搞好政府门户网站的安全建设不是轻而易举的，而是一项复杂的、综合的、系统的信息安全工程。
应该说政府门户网站安全保障体系建设还处于一个初级阶段，需要按照中办发［２００３］２７号要求的“以安全保发展在发展
中求安全”原则，全面提高网站安全防护能力， 建设和完善信息安全监控体系。
依法为加强信息内容安全管理、查处违法犯罪和防范网络攻击、病毒入侵、网络失窃密等工作提供技术支持。
确保政府门户网站保障体系安全稳定运行、健康发展。