[发明专利]一种数字域TDI探测器的优化匹配成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种数字域TDI探测器的优化匹配成像方法及装置。该方法首先对数字域TDI探测器的输出信号进行采集，按列进行独立存储。选择其中一个存储器为参考，以列为单位从其中读出数据作为目标列。利用目标列与其他存储器的数据进行粗尺度匹配，提取出对应的匹配区域。对目标列和匹配区域进行高分辨率重构，重构后进行精细匹配，得到目标列的匹配数据段。将目标列与匹配数据段进行累加，得到该列的TDI结果。动态处理全部列数据实现优化匹配成像过程。本发明摆脱了传统TDI探测器只能相邻像元累加的限制，自适应的搜索对应的累加位置，达到优化的TDI成像过程。

技术领域：

本发明涉及到光电信号处理技术，具体指一种应用于数字域TDI探测器的优化匹配成像处理方法，它应用于工业成像仪器或对地遥感成像仪器，特别适合于对成像动态范围与信噪比有较高要求的场合。

背景技术

时间延迟积分(Time-Delay-Integration,TDI)技术通过对同一场景进行多次曝光，可以大幅度提高成像系统的灵敏度和信噪比。因此TDI探测器广泛应用于扫描成像系统中，用来进行高分率航天遥感和微光成像。根据时间延迟积分过程与模拟—数字转换(analog-digital conversion:A/D C)发生的先后关系，分为模拟域TDI探测器和数字域TDI探测器两大类。模拟域TDI探测器直接将光敏元感应产生的光电荷在势垒的控制下在势阱中累加，完成TDI过程，最后在探测器读出电路(ROIC)中以电压形式输出，进行A/D转换，生成数字信号。数字域TDI探测器的时间延迟积分过程发生在光电感应信号在A/D转换之后，然后在外部处理器中根据扫描成像关系进行数字信号的延迟累加，实现时间延迟积分的功能。

TDI成像系统一般要求推扫速率和目标像移速率严格匹配，以保证成像质量。在实际成像过程中，由于运动电机无法完全与预设值一致，或者是在运动过程中因为震动等原因导致偏差，因此如果仍选择相邻像元进行累加，引发不同步采集而产生的像移，进而降低系统的MTF和分辨率，使输出的图像模糊。TDI探测器的不正确累加的使目标能量分散到图像的多个像元，目标的信噪比因此下降。目前，解决扫描失配引发问题的途径通常是提高系统的扫描精度，尽量避免扫描失配，并没有解决不正确累加后造成的图像退化问题。因此有必要针对数字域TDI探测器的速度失配问题开展研究，寻找速度失配率的有效检测方法，并在此基础上探究一定速度失配情况下，弱小目标检测的可行性方法。

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种数字域TDI探测器的优化匹配成像方法，该方法可以在成像过程中通过对参考列的待累帧号的列图像与其他列中图像进行两个层次的匹配选择出最优化的累加方式，实现在对扫描速度存在不匹配或抖动时的累加误差消除，满足对高动态范围高信噪比的要求。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

(1)对数字域TDI探测器的输出信号进行采集，并按照垂直于扫描方向为列方向，按列数开辟独立的存储空间按列进行数据存储；像元数为M·N的数字TDI探测器，其中M为行像元数目，N为列像元数目；假设扫描方向垂直于列方向，则需要N个独立的存储区域，每个存储区域在一帧数据图像中存储对应的一列；存储器的深度设置为每帧图像写往存储器中写入M个数据，其中L为对应的读出帧号；

(2)选择其中一个存储器为参考，从存储器的中以列为单位从其中读出数据，并将其作为当前TDI目标列；参考列的范围为[L_n-RT,L_n+RT]，其中L_n为当前待匹配的帧号，RT为设置的参考列范围阈值；

(3)利用目标列与其他存储器的数据进行粗尺度匹配，提取出各存储器对应的匹配区域；进行粗匹配时在其他几个存储器中的搜索范围可以设置为[L_n-DT,L_n+DT],其中L_n为当前待匹配的帧号，DT为设置的搜索范围阈值；