Розрахунок параметрів приймачів зображення на ПЗЗ структурах при зніманні земної поверхні з літального апарата

Манойлов, В’ячеслав Пилипович; Дубина, Олександр Федорович; Мартинчук, Петро Петрович; Полещук, Іван Іванович; Manoilov, V.P.; Dubyna, O.F.; Poleschuk, I.I.; Martynchuk, P.P.

Розрахунок параметрів приймачів зображення на ПЗЗ структурах при зніманні земної поверхні з літального апарата

Манойлов, В’ячеслав Пилипович; Дубина, Олександр Федорович; Мартинчук, Петро Петрович; Полещук, Іван Іванович; Manoilov, V.P.; Dubyna, O.F.; Poleschuk, I.I.; Martynchuk, P.P.

URI: http://eztuir.ztu.edu.ua/123456789/7593

Дата: 2019

Анотація:

Проведено аналіз шумових характеристик оптико-електронних приймачів зображення на матричних фоточутливих ПЗЗ структурах зі стрічковою адресацією і їхнього впливу на роздільну здатність оптико-електронних датчиків зображення в умовах слабкої освітленості. Розрізняльна здатність ПЗЗ на низьких рівнях освітленості обмежена головним чином шумами у фоновому заряді і шумами процесу захоплення носіїв. До матриць зі стрічковою адресацією належать ФПЗЗ з тимчасовою затримкою та накопиченням (ТЗН), використання яких дозволяє різко збільшити відношення сигнал–шум, і як наслідок реалізувати високу чутливість. Одна з основних переваг матриць з ТЗН – можливість гібридної збірки їх в суперлінійки, число елементів яких досягає десятків тисяч. Сучасні матриці ТЗН будуються за принципом секціонування. Кожна секція такої матриці дозволяє здійснювати перенесення заряду по стовпцях в сторону регістра. Оскільки секції керується незалежно (або частково незалежно), то послідовно відключаючи їх можна регулювати число рядків накопичення, а отже і чутливість ПЗЗ ТЗН. Таким чином здійснюється регулювання чутливості ПЗЗ і розширюється динамічний діапазон ПЗЗ і системи спостереження в цілому. Для досягнення цієї мети був отриманий математичний вираз для розрахунку кількості лінійок світлочуттєвих елементів ПЗЗ, що необхідно застосовувати при зніманні земної поверхні в умовах слабкої освітленості. При цьому, кількість елементів по довжині приймача визначається досягненням необхідного відношення сигнал/шум, при якому реальна розрізняльна здатність визначається мінімальними геометричними розмірами світлочутливого елемента.

Анотація (англ.):

The article provides an analysis of the noise characteristics of optoelectronic image receivers on matrix photosensitive CCD structures with tape addressing and their influence on the resolution of optical-electronic image sensors under low light conditions. The distinctive ability of the CCD at low levels of illumination is limited mainly by noise in the background charge and the noise of the process of capturing the carriers. Batch addressing matrices include FCCD with a time delay and accumulation (TDA), the use of which can dramatically increase the signal-to-noise ratio and, as a result, realize high sensitivity. One of the main advantages of matrices with TDA is the ability to hybridize them into superlines, the number of elements of which reaches tens of thousands. Modern matrices of TDA are built on the principle of partitioning. Each section of such a matrix makes it possible to carry the charge across the columns in the direction of the register. Since the sections are controlled independently (or partially independently), it is possible to regulate the number of accumulation lines, and consequently the sensitivity of the CCD of the TDA, by sequentially disabling them. Thus, the regulation of the sensitivity of the CCD is carried out and the dynamic range of the CCD and the observation system in general is expanded. To achieve this goal, a mathematical expression was obtained for calculating the number of lines of light sensory elements of a CCD, which should be used when surveying the earth's surface in conditions of low light. In this case, the number of elements along the length of the receiver is determined by the achievement of the required signal / noise ratio, in which the real resolution is determined by the minimum geometric dimensions of the photosensitive element.

Показати повний опис матеріалу