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TDI线阵相机的工作原理及优势
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时间:2021-12-17 17:02:36

       TDI (Time Delayed and Integration) ,即时间延迟积分,是一种能够增加线扫描传感器灵敏度的扫描技术。

       工作原理

       TDI-CCD线阵相机是近几年发展起来的一种具有一种面阵结构、线阵输出的新型光电传感器相机,较普通的线阵相机而言,它具有多重级数延时积分的功能。从其结构来看,多个线阵平行排列,像元在线阵方向和级数方向呈矩形排列。

  TDI-CCD的电荷累积方向是沿Y向进行的,其推扫级数自下而上为第1级至第96级。在成像过程中,随着相机(或景物)的运动,TDI-CCD从第96级至第1级依次感光,电荷从第96级至第1级逐级累积。最终,经过多重延时积分积累起来的电荷包(成像数据信息)转移到CCD水平读出寄存器上,并从第1级经运算放大器传输出去。从TDI-CCD的电性能特点可以看出,TDI-CCD为一种单方向推扫成像器件。与一般CCD相比,TDI借助了6、12、24、48、96等可变积分级数来增加曝光时间。在传感器成像时,由于信号存储与曝光时间是成正比的,TDI-CCD通过延长曝光时间来增加所收集到的光子,因此比一般线阵CCD具有更高的灵敏度,可用在低光照度环境下成像,同时又不会影响扫描速度。

       优势

       TDI-CCD基于对同一目标多次曝光,通过延迟积分的方法,大大增加了光能的收集,较普通的线阵CCD而言,它具有更高的灵敏度、响应度高、动态范围宽等优点,在低光照度环镜下,也能输出一定信噪比的信号,改善了因环境条件恶劣而引起信噪比低这一不利因素。

       在空间对地面的遥感中,采用TDI-CCD器件作为焦平面探测器可以减小相对孔径,进而可减小探测器重量和体积。因此TDI-CCD器件在工业检测、空间探测、航天遥感、微光夜视探测等领域中得到了广泛的应用。

       当应用TDI-CCD对运动目标成像时,它允许在限定光强时提高扫描速度,或在常速扫描时减小照明光源的亮度,减小了功耗,降低了成本。此外还有一个突出的优点就是在推扫方式成像时,可以在很大程度上消除像移。

       TDI-CCD具有可以不牺牲空间分辨率和工作速度的情况下获得高灵敏度这个突出特点,使其在高速、微光领域具有广泛的应用前景 。

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