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题名EMI-NL星载光谱仪暗电流分析处理方法
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作者
林方
刘文清
王煜
常振
张泉
司福祺
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机构
中国科学技术大学环境科学与光电技术学院
中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所
安徽大学物质科学与信息技术研究院
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第3期789-797,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFB3904805)资助。
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文摘
EMI-NL星载成像光谱仪应用于监测大气痕量气体的全球分布,搭载电荷耦合器件探测器CCD275,该电荷耦合器件探测器为国内首次应用,由于整体体积和功耗相较一般探测器更大,采用辐射制冷配合加热器的温控方案。星载成像光谱仪工作在太阳同步轨道,白天拍摄原始光谱图像,黑夜拍摄暗背景图像,原始光谱图像和暗背景图像需要在相同的温度和曝光时间条件下进行拍摄,数据处理过程中,用原始光谱图像减去暗背景图像,获得有效光谱图像,用于后续的气体反演。辐射制冷器在轨运行过程中,有制冷效率降低或完全失效的风险,这会导致CCD275的温度无法控制,采集相同温度的原始光谱图像和暗背景图像成为问题。为了解决温控失效后的特定温度暗背景采集问题,提出了一种通过计算暗背景代替采集暗背景的方式:通过采集两组温度已知并且曝光时间不同的暗背景图像,计算特定温度和曝光时间下的暗背景。讨论了EMI-NL光谱仪的工作原理、温控方案和暗背景采集方式,通过对探测器暗电流特性的研究,以及对探测器连续帧转移成像方式的分析,推导出了探测器不同位置像元的像元值与探测器成像温度和曝光时间的关系公式,并基于该公式提出了暗背景的计算方法。为验证该方法,搭建了包括真空系统、制冷系统和成像电路在内的实验平台,平台能够控制探测器工作在指定的温度和曝光时间,并获得该条件下的暗背景。测试结果表明,对单点来说,计算图像与实测图像的相关性达到99.96%,像元值偏差范围为0.06%~6.9%。对278 K温度下的图像来说,计算暗背景与实测暗背景均值相差0.23%,方差相差-3.20%,相关系数为99.94%,像元值偏差范围为-0.70%~2.37%,暗背景特征点匹配率达到97.9%。在温控失效的情况下,计算暗背景能够代替实测暗背景用于光谱图像的处理。
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关键词
星载成像光谱仪
电荷耦合器件
暗背景
辐射制冷
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Keywords
Satellite-borne imaging spectrometer
CCD
Dark background
Radiant cooler
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分类号
TH744
[机械工程—光学工程]
TN386.5
[电子电信—物理电子学]
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题名一种改进的直视型微光夜视系统视距模型
被引量：12
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作者
金伟其
张琴
王霞
李力
裘溯
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机构
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期56-65,共10页
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基金
微光夜视技术重点实验室基金(No.J20160101)。
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文摘
针对经典视距模型对于三代与超二代像增强器的直视型微光夜视系统评价方面缺乏差异性,模拟仿真结果在10^-4 lx超低照度下不甚理想这一问题,对现有的经典视距模型进行了三个方面的优化:在系统的传递函数模型加入了人眼的传递函数;基于光阴极与景物的光谱匹配修正了景物在光阴极产生的平均光电子数和光电子对比度公式;在噪声来源中加入了背景噪声项.进而推导出改进的视距模型,并通过头盔系统的实际外场实验结果进行了验证.结果表明,改进的视距模型能有效分辨出超二代和三代夜视系统的识别距离的差异,计算结果更接近实际测量结果.
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关键词
直视型微光夜视系统
经典视距模型
人眼传函
光谱匹配
暗背景噪声
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Keywords
Direct-view low-light-level night vision system
Classic visual distance detection model
Spectral matching
Human eye transmission
Dark background noise
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分类号
TN223
[电子电信—物理电子学]
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