幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD相機拖尾評價標準和校正方法

李揚，駱冬根，孫亮，李雙，姚萍萍，向光峰，方璐璐，3，洪津

（1 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 安徽光學(xué)精密機械研究所，合肥 230031）

（2 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230026）

（3 安徽大學(xué)，合肥 230601）

0 引言

具有高靈敏度、高分辨率、寬光譜響應(yīng)的幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD 是星載偏振相機［1］的主要圖像傳感器，幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD 因其固有結(jié)構(gòu)特性產(chǎn)生的圖像模糊現(xiàn)象被稱為拖尾［2］，拖尾會降低星載偏振相機的成像質(zhì)量和光譜測量精度［3］，進而影響遙感圖像產(chǎn)品參數(shù)反演的準確性［4］。

國內(nèi)外學(xué)者對配備幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD 的相機提出了一系列的拖尾校正模型。英國國王學(xué)院物理系的POWELL K 對幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD 三種工作模式下的拖尾進行分析，分別給出了不同工作模式下基于矩陣法的拖尾校正模型［2］，后續(xù)研究人員在其研究基礎(chǔ)上進行了許多算法改進并針對特定儀器發(fā)展新的拖尾校正方法。如德國慕尼黑大學(xué)的TABEL S 和STECHELE W 等根據(jù)CCD 的不同工作模式推出拖尾校正的并行計算算法，其并行迭代變體應(yīng)用在天文觀測中［5］；同年，他們又研制出基于FPGA 的在線拖尾校正系統(tǒng)，實現(xiàn)了每秒400 幅具有百萬像素的幀校正［6］；國內(nèi)西北工業(yè)大學(xué)的孫瑾秋采用截尾均值濾波技術(shù)和差分運算對天文觀測相機拍攝圖像中的拖尾進行估算和校正［7］；姚睿利用小波變換對星空背景圖像的高頻和低頻分量分別進行拖尾校正［8］。研究人員通過優(yōu)化圖像處理算法來校正拖尾，在天文觀測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速、高效和高質(zhì)量的拖尾校正效果，但是這些算法并不適用于星載相機對地拍攝地物復(fù)雜圖像時的拖尾校正。……