快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法技术

本发明专利技术涉及快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，该方法涉及装置是由静电试验平台、样品测试板、互补金属氧化物半导体传感器样品和计算机组成，利用计算机上安装的读图软件采集大量暗场图像，将图像数据转换为灰度值随时间变化的信号；然后将所获得的灰度值随时间变化的像素信号重新排序，求出其梯度信息，再对像素信号的梯度信息进行滤波，将滤波后的梯度信号与原始的重新排序后的信号相结合，进行重建，得到的重建排序信号，计算信号的波动幅度及台阶个数，将未滤波的信号通过特定判据的判别结果和滤波后的信号通过特定判据的判别结果进行或关系运算，其结果可以正确判断一个像素是否为随机电码信号。本发明专利技术操作方便快捷，具有一定的通用性。

【技术实现步骤摘要】
快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法
本专利技术涉及图像传感器检测
，具体涉及快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，属于微电子
、抗辐射加固

技术介绍
近年来，互补金属氧化物半导体传感器的空间应用涉及地球勘测、遥感成像、星敏感器等星图像采集功能和飞船可视系统等空间探测、导航领域。其空间应用可靠性对卫星的在轨性能和运行寿命有重要影响。随机电码信号是指图像传感器的暗电流呈现出一系列瞬态分离的波动，这种波动在两个和多个台阶上随机出现。随机电码信号通常在图像传感器受辐照后产生，质子和中子辐照均会诱发随机电码信号产生，随机电码信号的波动幅度与辐射粒子的能量、注量及环境温度均有关系。随机电码信号出现会显著增大图像传感器的噪声。互补金属氧化物半导体传感器受粒子辐照后产生随机电码信号的捕捉一直是国内外的难题，目前，国内尚未建立起有效的捕捉方法，国外的一些小组在过去的15年中重点研究了位移损伤导致图像传感器(电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体传感器)随机电码信号噪声。Hopkinson等使用观测计数的方法研究了电荷耦合器件图像传感器中质子辐照导致的随机电码信号。J.Bogaerts和T.Nuns等人使用基于阈值的检测方法分别研究了抗辐射加固互补金属氧化物半导体传感器中的随机电码信号噪声和中子辐照下电荷耦合器件图像传感器随机电码信号噪声。D.R.Smith等人使用直方图分析的方法研究了电荷耦合器件图像传感器的随机电码信号噪声。Y.Yuzhelevski等人使用统计特性分析的方法在时域中分析了随机电码信号噪声。其中观测计数方法的主要缺点是不能自动的进行检测而且过分依赖操作者的准确度。基于阈值的检测方法是检测随机电码信号最快捷的方法，但这种方法不能获取随机电码信号噪声的信息而且其阈值大小不是通用的，要根据具体器件和测试条件来选择。直方图分析的检测方法虽然能较好的满足检测的各种要求，但这种方法需要较长的时间导致随机电码信号的检测效率低下。本专利技术提出一种快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，该方法可以快速的检测大规模图像传感器像素阵列中的随机电码信号，不需要根据特定器件来设定参数，具有一定通用性，且在检测的同时可以计算得到随机电码信号的最大波动幅度和波动台阶个数。本专利技术解决了互补金属氧化物半导体传感器受辐照后产生的随机电码信号难以检测的困难，为深入分析图像传感器结构及辐射效应提供了有效可行的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决互补金属氧化物半导体传感器受辐照后产生的随机电码信号难以检测的困难，提供一种快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，该方法涉及装置是由静电试验平台、样品测试板、互补金属氧化物半导体传感器样品和计算机组成，在一定时间内一定温度条件下利用计算机上安装的读图软件采集大量暗场图像，将图像数据转换为灰度值随时间变化的信号；然后将所获得的灰度值随时间变化的像素信号重新排序，对于重新排序后的像素信号求出其梯度信息，再对像素信号的梯度信息进行滤波，将滤波后的梯度信号与原始的重新排序后的信号相结合，对其进行重建，最后根据滤波后得到的重建排序信号，可以计算信号的波动幅度及台阶个数，将未滤波的信号通过特定判据的判别结果和滤波后的信号通过特定判据的判别结果进行“或”关系运算，此时得到的结果可以正确判断一个像素是否为随机电码信号。本专利技术操作方便快捷，不需要根据器件的不同而设置不同的参数，具有一定的通用性，且在检测的同时可以计算得到随机电码信号的最大波动幅度和波动台阶个数。本专利技术所述的一种快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，其特征在于，该方法涉及装置是由静电试验平台、样品测试板、互补金属氧化物半导体传感器样品和计算机组成，在静电试验平台(1)上放置样品测试板(2)，在样品测试板(2)上放置互补金属氧化物半导体传感器样品(3)，样品测试板(2)与计算机(4)通过USB数据线连接，具体操作按下列步骤进行：a、保持环境温度恒定，将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品(3)置于实验室测试环境中半小时，使其温度与环境温度保持一致；b、将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品(3)固定在样品测试板(2)上，再将样品测试板(2)通过USB数据线与计算机(4)相连，开始进行暗场测试，暗场测试时需关闭测试室中所有照明光源，并用不透光的黑盒罩盖住互补金属氧化物半导体传感器样品(3)，计算机(4)上安装的读图软件以1帧/s的频率连续采集大量暗场图像；c、根据暗场图像的像素深度及图像的高度与宽度，对读图软件进行设置，将像素的灰度值转换为灰度值随时间变化的像素信号，对所得到的像素信号按照从小到大的顺序重新排序；d、将c步骤得到的重新排序后的像素信号进行梯度检测，获得像素信号的梯度信息；e、对步骤d中像素信号的梯度信息进行滤波，滤除白噪声以及由于温度抖动而产生的信号变化；f、结合滤波后的梯度信息和排序后的像素信号，对像素信号进行重建；g、根据重建后的排序信号，计算台阶波动幅度以及台阶个数，此时将滤波后的信号处理结果通过判据台阶波动幅度是否大于0或者台阶数是否大于1来判断该像素是否存在随机电码信号的像素；h、根据步骤d中的像素梯度信号直接通过判据梯度信息中是否存在尖峰对该像素进行随机电码信号判别；i、将步骤h所得结果与步骤g所得结果进行或的逻辑关系运算，得到的结果即为该像素是否为随机电码信号像素的最终判断结果。步骤a中的环境温度恒定是指互补金属氧化物半导体传感器样品(3)可以正常工作的温度范围中的任意温度值，选取该温度后，将样品(3)在该环境温度下静置半小时，使样品(3)的器件温度始终与环境温度一致。本专利技术所述的快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，在检测的过程中，发现两类特殊的随机电码信号。其中一类特殊的随机电码信号，如果不对原始像素信号进行滤波，那么随机电码信号的梯度信息将被其他噪声淹没，唯有对原始像素信号进行滤波后，方可有效提取随机电码信号的梯度信息，因此，对于此类随机电码信号，只有先对像素信号进行滤波才能正确检测随机电码信号。另一类特殊的随机电码信号与前一类恰恰相反，如果对其原始像素信号进行滤波，则会将信号的边沿信息过滤掉。综上所述，若要正确检测随机电码信号，既要对未滤波的像素信号进行鉴别，也要对滤波后的像素信号进行鉴别，将这两次鉴别结果取“或”关系运算后得到的最终结果才可以作为对该像素的随机电码信号检测结果。本专利技术所述的快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，适用于任意可见光图像中，可以快速的检测互补金属氧化物半导体传感器像素阵列中是否存在随机电码信号像素，不需要根据器件的不同而设置不同的参数，具有一定的通用性，且在检测的同时可以计算得到随机电码信号的最大波动幅度和波动台阶个数。本方法解决了互补金属氧化物半导体图像传感器受辐照后产生的随机电码信号难以检测的困难，为深入分析图像传感器结构及辐射效应提供了有效可行的方法。因此本专利技术适用于需要掌握辐照后互补金属氧化物半导体传感器性能的器件研制单位、科研院所和航天载荷单位使用。附图说明图1为本专利技术测试系统示意图；图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，其特征在于，该方法涉及装置是由静电试验平台、样品测试板、互补金属氧化物半导体传感器样品和计算机组成，在静电试验平台（1）上放置样品测试板（2），在样品测试板（2）上放置互补金属氧化物半导体传感器样品（3），样品测试板（2）与计算机（4）通过USB数据线连接，具体操作按下列步骤进行：a、保持环境温度恒定，将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品（3）置于实验室测试环境中半小时，使其温度与环境温度保持一致；b、将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品（3）固定在样品测试板（2）上，再将样品测试板（2）通过USB数据线与计算机（4）相连，开始进行暗场测试，暗场测试时需关闭测试室中所有照明光源，并用不透光的黑盒罩盖住互补金属氧化物半导体传感器样品（3），计算机（4）上安装的读图软件以1帧/s的频率连续采集大量暗场图像；c、根据暗场图像的像素深度及图像的高度与宽度，对读图软件进行设置，将像素的灰度值转换为灰度值随时间变化的像素信号，对所得到的像素信号按照从小到大的顺序重新排序；d、将c步骤得到的重新排序后的像素信号进行梯度检测，获得像素信号的梯度信息；e、对步骤d中像素信号的梯度信息进行滤波，滤除白噪声以及由于温度抖动而产生的信号变化；f、结合滤波后的梯度信息和排序后的像素信号，对像素信号进行重建；g、根据重建后的排序信号，计算台阶波动幅度以及台阶个数，此时将滤波后的信号处理结果通过判据台阶波动幅度是否大于0或者台阶数是否大于1来判断该像素是否存在随机电码信号的像素；h、将步骤d中的像素梯度信息直接通过判据梯度信息中是否存在尖峰对该像素进行随机电码信号判别；i、将步骤h所得结果与步骤g所得结果进行或的逻辑关系运算，得到的结果即为该像素是否为随机电码信号像素的最终判断结果。...

【技术特征摘要】
1.一种快速鉴别辐照后互补金属氧化物半导体传感器随机电码信号的方法，其特征在于，该方法涉及装置是由静电试验平台、样品测试板、互补金属氧化物半导体传感器样品和计算机组成，在静电试验平台（1）上放置样品测试板（2），在样品测试板（2）上放置互补金属氧化物半导体传感器样品（3），样品测试板（2）与计算机（4）通过USB数据线连接，具体操作按下列步骤进行：a、保持环境温度恒定，将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品（3）置于实验室测试环境中半小时，使其温度与环境温度保持一致；b、将受辐照后的互补金属氧化物半导体传感器样品（3）固定在样品测试板（2）上，再将样品测试板（2）通过USB数据线与计算机（4）相连，开始进行暗场测试，暗场测试时需关闭测试室中所有照明光源，并用不透光的黑盒罩盖住互补金属氧化物半导体传感器样品（3），计算机（4）上安装的读图软件以1帧/s的频率连续采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯婕，张翔，文林，马林东，李豫东，郭旗，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65