一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法技术

一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，目的是要解决航天超大面阵CCD视频信号实时处理的困难。本发明专利技术为满足超大面阵CCD视频信号实时处理所需要高速大容量系数，同时兼顾航天电子系统满足空间恶劣环境的要求，以FPGA为核心处理器件，外部配合大容量、高可靠Flash存储器件以及高速、高可靠DDR存储器件来完成视频信号实时处理。超大面阵CCD的像元响应不一致性较大，必须要进行像元响应不一致性校正，同时由于超大面阵CCD必须要在列方向上对像元响应不一致性进行校正，所以所需要的系数非常庞大。本发明专利技术便提供了一种能实时进行像元响应不一致性校正的方法，以提高探测器的成像性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，属于航天遥感器视频 信号处理

技术介绍
我国目前的卫星图像处理工作都是由地面图像处理系统完成的，只对地面站接收 到的原始数据进行处理，在星上压缩之前未做任何处理，导致部分成像结果效果很差。目前我国的卫星采用CCD大部分为线阵CCD，超大面阵CCD首次应用于航天领域。 实际的CCD在像元的响应、噪声水平、量子效率等方面均存在差异，导致在相同的 光照条件下各个像元产生不同的光电子数，所对应的输出信号也不一致的现象，这种现象 称为像元响应的不一致性。造成这种不一致性现象的原因多种多样，普通线阵CCD的象元 响应不一致性在4 %左右，而超大面阵C⑶的象元不一致性一般能控制在10 %左右，如不对 其进行处理，会使输出图像存在明显的条带效应。并影响后续其他处理算法的性能。 CCD的像元响应不一致性主要由暗电流不一致性噪声和固定图形噪声引起。暗电 流不一致性噪声是由于暗电流分布不均匀、各光敏元大小间隔不等引起的空间分布噪声。 固定图形噪声是指出现在固定位置的噪声，它主要是由于CCD衬底材料的不均匀、像元尺 寸不同、电极交叠区域大小和厚度不同以及表面镀膜误差等引起光电二极管的感光度不同 造成的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种航天超大面阵CCD视频 信号实时处理方法，满足超大面阵CCD视频信号实时处理所需要高速大容量系数，同时兼 顾航天电子系统满足空间恶劣环境的要求，解决了视频信号实时处理的问题。 本专利技术解决的技术方案为：一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，步骤 如下： (1) Flash存储器，存储设定的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化 系数，包括校正系数kp暗电流校正系数和eg，送至FPGA ; (2) DDR存储器包括n * m个按地址编号的存储字，FPGA将步骤⑴设定的第i路 视频信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数 存储至DDR存储器的第（j-l)*n+i个存储字，直至将步骤（1)设定的第n路视频信号的第 m个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数存储至DDR存 储器的第n*m个存储字； (3)A/D转换器，接收超大面阵输出的n路视频模拟信号，每一路视频模拟信号包 括m个模拟图像数据，进行模数转换，输出n路视频数字信号，每一路视频数字信号包括m 个数字图像数据，至FPGA; (4)FPGA将第i路视频信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号 实时处理系统的初始化系数从DDR存储器中读取后，将该初始化系数和A/D转换器输出的 n路视频数字信号中的第i路视频数字信号第j个图像数据进行图像校正，得到校正后 的视频数字信号Su，校正公式如下： Sij = k (yiJ- (by X DC+CiJ X g)) 式中DC为暗像元的大小，g是与AD转换芯片增益有关的修正因子，1彡i彡n， 1 ^ j ^ m ； (5)校正后的视频数字信号Si」依次从FPGA输出。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)本专利技术采用大容量、高可靠Flash存储器件存储视频信号实时处理所需要的 系数。 (2)本专利技术系统初始化期间FPGA将Flash存储器件中按照特定的存储方式存储在 DDR存储器件中。 (3)本专利技术系统完成将Flash中的系数转存的DDR中之后，FPGA高速读取DDR中 的系数为视频信号实时处理提供系数。 (4)本专利技术能实现超大面阵CCD相机视频信号不一致性校正、暗象元校正等各种 算法的实时处理。【附图说明】 图1为本专利技术系统结构示意图； 图2为本专利技术的方法流程图； 图3为本专利技术DDR中系数存储的方式。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。 单个(XD像元的理想光电响应模型为： Yi= qXi+n (1) 其中，yi为输出信号电压，x 输入的光强，n为(XD的光响应度，n为暗输出电 压（包括一些随机噪声），i代表CCD的第i个像元。由公式⑴可知，单个CCD像元的输 出信号电压与输入光强满足线性关系。 理论上，C⑶中各个像元的光响应度n和暗输出电压n应该完全一致，但实际上 由于固定图形噪声和暗电流不一致性的存在，使得不同像元的n和n均不相同，这就导致 C⑶在均匀光照条件下，各个像元的输出存在一些差异，这种现象称为像元响应不一致性。 这种不一致性可以描述为： Yi= n iXj+rii (2) 在上式中，n i和n冷别为第i个像元的光响应度和暗输出电压，其中一次项系数 反映了固定图形噪声引起的不一致性，常数项反映了暗电流噪声的不一致性。 由上面的公式（1)和（2)联立可得：【主权项】1. 一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，其特征在于步骤如下： (1) Flash存储器，存储设定的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系 数，包括校正系数1?、暗电流校正系数和c w送至FPGA ; (2) DDR存储器包括n * m个按地址编号的存储字，FPGA将步骤（1)设定的第i路视频 信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数存储 至DDR存储器的第（j-1) *n+i个存储字，直至将步骤（1)设定的第n路视频信号的第m个 图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数存储至DDR存储器 的第n*m个存储字； (3) A/D转换器，接收超大面阵输出的n路视频模拟信号，每一路视频模拟信号包括m个 模拟图像数据，进行模数转换，输出n路视频数字信号，每一路视频数字信号包括m个数字 图像数据，至FPGA ; (4) FPGA将第i路视频信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时 处理系统的初始化系数从DDR存储器中读取后，将该初始化系数和A/D转换器输出的n路 视频数字信号中的第i路视频数字信号第j个图像数据Y ij进行图像校正，得到校正后的视 频数字信号Sij，校正公式如下： Sij=kJyij-(IDij XDC+c。. Xg)) 式中DC为暗像元的大小，g是与AD转换芯片增益有关的修正因子，1彡i彡n， I ^ j ^ m ； (5) 校正后的视频数字信号Sij依次从FPGA输出。【专利摘要】一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，目的是要解决航天超大面阵CCD视频信号实时处理的困难。本专利技术为满足超大面阵CCD视频信号实时处理所需要高速大容量系数，同时兼顾航天电子系统满足空间恶劣环境的要求，以FPGA为核心处理器件，外部配合大容量、高可靠Flash存储器件以及高速、高可靠DDR存储器件来完成视频信号实时处理。超大面阵CCD的像元响应不一致性较大，必须要进行像元响应不一致性校正，同时由于超大面阵CCD必须要在列方向上对像元响应不一致性进行校正，所以所需要的系数非常庞大。本专利技术便提供了一种能实时进行像元响应不一致性校正的方法，以提高探测器的成像性能。【IPC分类】H04N5-361, H04N5-367【公开号】CN104735369【申请号】CN201510134652【专利技术人】崔雪楠, 包斌, 黄伟,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天超大面阵CCD视频信号实时处理方法，其特征在于步骤如下：(1)Flash存储器，存储设定的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数，包括校正系数kij、暗电流校正系数bij和cij，送至FPGA；(2)DDR存储器包括n＊m个按地址编号的存储字，FPGA将步骤(1)设定的第i路视频信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数存储至DDR存储器的第(j‑1)*n+i个存储字，直至将步骤(1)设定的第n路视频信号的第m个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数存储至DDR存储器的第n*m个存储字；(3)A/D转换器，接收超大面阵输出的n路视频模拟信号，每一路视频模拟信号包括m个模拟图像数据，进行模数转换，输出n路视频数字信号，每一路视频数字信号包括m个数字图像数据，至FPGA；(4)FPGA将第i路视频信号的第j个图像数据所需的航天超大面阵CCD视频信号实时处理系统的初始化系数从DDR存储器中读取后，将该初始化系数和A/D转换器输出的n路视频数字信号中的第i路视频数字信号第j个图像数据yij进行图像校正，得到校正后的视频数字信号Sij，校正公式如下：Sij＝kij(yij‑(bij×DC+cij×g))式中DC为暗像元的大小，g是与AD转换芯片增益有关的修正因子，1≤i≤n，1≤j≤m；(5)校正后的视频数字信号Sij依次从FPGA输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔雪楠，包斌，黄伟，徐磊，雷宁，王衍，王建宇，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11