【摘 要】
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目前,在科研、生产、甚至生活领域,光谱相机的生产与应用越来越广泛。光谱相机属于光学相机的一种,在使用之前,需要通过定标和指标核验。然而,传统的光学相机定标技术,并不能完成满足新型光谱相机的应用,需要在此基础上建立光谱相机定标技术,推动光谱相机成像技术在探测与识别领域的发展。现有的主要定标标准一般是通过光子传输理论来计算相机的信号与噪声,得到各项主要参数。本文在研究光谱相机CCD/CMOS图像传感器
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目前,在科研、生产、甚至生活领域,光谱相机的生产与应用越来越广泛。光谱相机属于光学相机的一种,在使用之前,需要通过定标和指标核验。然而,传统的光学相机定标技术,并不能完成满足新型光谱相机的应用,需要在此基础上建立光谱相机定标技术,推动光谱相机成像技术在探测与识别领域的发展。现有的主要定标标准一般是通过光子传输理论来计算相机的信号与噪声,得到各项主要参数。本文在研究光谱相机CCD/CMOS图像传感器的测试方法和流程的基础上,建立一套通用的光谱相机定标装置,实现对光谱相机光谱参数的定标,并运用图形噪声校正方法对光谱相机的光谱图像进行了噪声校正。首先,开展相关理论分析和定标方法研究。根据图像传感器测试标准,分析光谱相机量子效率测试的理论方法;采用光谱相机的线性模型,分析光谱相机的噪声,给出光谱相机的两种信噪比计算方法、光响应噪声计算方法以及图形噪声校正方法;考虑光场入射条件,研究光响应非均匀性计算方法。在此基础上,设计并建立一套通用的光谱相机定标装置。结合单色仪与积分球的特点,实现定标光源的单色均匀光连续调节,可完成和输出400nm-1100nm高分辨率单色波长的均匀光场,同时进行光照度特性的实时监测;推导整个装置的光能量传输数据链,对实验测量结果进行定量分析。最后,以一台新建立的光谱相机为例,采用光谱相机定标装置对其进行光谱定标和校正。通过分析光谱相机的测试图像,得到光谱相机的光响应噪声、信噪比、光响应非均匀性、暗电流、量子效率等品质参数,同时开展各个波长的关键品质参数的比较分析。采用最小二乘法和平场校正理论,得到最优校正系数,并对光谱图像的图形噪声进行一次拟合和二次拟合校正,比较各个波长图像下的校正效果。由实验结果表明:该光谱相机的校正方法在光谱图像上能消除固定模式噪声和降低光响应噪声,提升光谱图像的清晰度和对比度。本研究基于光谱相机的特点,研制定标设备,为遥感监测、农林监测、科研生产等领域的光谱相机应用,实现定标数据的标准化奠定基础,具有一定的科学研究意义和实用价值。
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