基于DMD的TDI推扫成像的实现方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于DMD的TDI推扫成像的实现方法及装置，其中，方法包括以下步骤：成像区域在推扫区域内沿着推扫方向移动，并通过第一镜头在数字微反射镜器件DMD上进行一次成像；在一次成像后，通过DMD的微反射镜阵列进行光调制，并通过第二镜头在高帧频小面阵CCD上进行二次成像；在二次成像后，分别对DMD和CCD的驱动时序进行控制，以实现时间延迟积分TDI推扫成像。该方法不仅有效保证成像的灵活性和通用性，而且可以不引入噪声保证图像质量，简单易实现。

【技术实现步骤摘要】
基于DMD的TDI推扫成像的实现方法及装置
本专利技术涉及成像
，特别涉及一种基于DMD(DigitalMicromirrorDevice，数字微反射镜器件)的TDI(TimeDelayIntegration，时间延迟积分)推扫成像的实现方法及装置。
技术介绍
时间延迟积分TDI是20世纪90年代兴起的一项前向像移补偿技术。由于机载或星载遥感成像仪的成像距离都较远，地面物体辐射的能量经过大气后被严重衰减，因此需要通过增加曝光时间来获得较大辐射能量。但由于成像仪与地面存在快速的前向相对运动，更长的曝光时间即意味着更严重的像移模糊，因此需要在曝光的过程中进行前向像移补偿。TDI的工作原理类似于对同一物体多次曝光并将曝光图像累加，即在曝光过程中以计算出的像移动速度同步驱动时钟电路、累加多次曝光能量值，在后期拼接成二维图像。目前实现TDI功能的成像传感器主要有两种：TDI-CCD和TDI-CMOS。虽然由于TDI芯片的工作方式和CCD器件的成像及电荷转移机理完全一致，并且CCD的电荷转移和累加并不引入噪声。但是CCD由于其工艺限制，无法兼容大规模控制电路，因此TDI-CCD的功能较为单一，无法实现例如像素合并、模数转换、信号处理等功能，其灵活性和通用性较差。TDI-CMOS虽然克服了TDI-CCD这些缺点，但是这种图像传感器的电压相加要通过电路完成，这样每次相加就会引入新的电路噪声，降低图像质量。TDI-CCD灵活性和通用性较差和TDI-CMOS会引入噪声无法保证图像质量的局限，有待解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，该方法不仅有效保证成像的灵活性和通用性，而且可以不引入噪声保证图像质量，简单易实现。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于DMD的TDI推扫成像的实现装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，包括以下步骤：成像区域在推扫区域内沿着推扫方向移动，并通过第一镜头在数字微反射镜器件DMD上进行一次成像；在一次成像后，通过所述DMD的微反射镜阵列进行光调制，并通过第二镜头在高帧频小面阵CCD上进行二次成像；在二次成像后，分别对所述DMD和所述CCD的驱动时序进行控制，以实现时间延迟积分TDI推扫成像。本专利技术实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，利用数字微反射镜器件DMD和高帧频小面阵CCD组合控制的方式实现推扫成像，并可用于机载或星载推扫全色和高光谱成像仪以及其他类似的成像系统中，不仅有效保证成像的灵活性和通用性，而且可以不引入噪声保证图像质量，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，将所述DMD上的W×D数量的微反射镜像元作为光开关，以进行光调制，并在w×d的CCD上成像，其中，W、D、w、d均为正整数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：将所述DMD的微反射镜阵列均等划分为n×n的积分单元，并将每个积分单元与所述CCD上的像素进行一一对应，以探测对应积分单元内微反射镜的调制光能量，其中，n为正整数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：在所述推扫方向上，将所述n个积分单元构成一个N×n大小的循环单元，对于第k行循环单元，第k列上所述微反射镜依次循环工作在开启状态，其他所述微反射镜工作在关闭状态，其中，N为正整数，k依次为1、2……、n。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：根据所述每个n×n积分单元对应的CCD像素对同一区域n个积分时间曝光，并将所述调制光能量和作为该区域所述TDI的成像能量，通过对图像进行重建得到图像幅宽为W的所述TDI推扫图像。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，每一行循环单元中，工作在开启状态的所述微反射镜所在列依次向右错开一个所述微反射镜像元，成像区域中不同列区域在时间和空间上错开成像，每n行循环单元实现对整个区域内的成像。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：在初始时刻，第i行的一个循环单元中，第j个积分单元中第i列上的第j个所述微反射镜工作在开启状态，其他所述微反射镜工作在关闭状态，并在每个积分时间向下一个所述微反射镜像元移动，当移动到第n个微镜时，回到第1个所述微反射镜，其中，i、j均为正整数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：当所述CCD上的像素每完成n个积分时间的曝光后，读取对应区域成像数据，以重建出基于所述DMD的所述TDI推扫成像图像。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于DMD的TDI推扫成像的实现装置，包括：第一成像模块，用于成像区域在推扫区域内沿着推扫方向移动，并通过第一镜头在数字微反射镜器件DMD上进行一次成像；第二成像模块，用于在一次成像后，通过所述DMD的微反射镜阵列进行光调制，并通过第二镜头在高帧频小面阵CCD上进行二次成像；推扫成像模块，用于在二次成像后，分别对所述DMD和所述CCD的驱动时序进行控制，以实现时间延迟积分TDI推扫成像。本专利技术实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现装置，利用数字微反射镜器件DMD和高帧频小面阵CCD组合控制的方式实现推扫成像，并可用于机载或星载推扫全色和高光谱成像仪以及其他类似的成像系统中，不仅有效保证成像的灵活性和通用性，而且可以不引入噪声保证图像质量，简单易实现。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的基于DMD的TDI推扫成像系统示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的DMD和CCD空间对应关系示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法中DMD和CCD驱动控制时序图；图5为根据本专利技术一个实施例的不同行的循环单元中微镜控制规律示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的不同行的循环单元n次积分时间t图像重建示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的基于DMD的TDI推扫成像的实现装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在介绍基于DMD的TDI推扫成像的实现方法及装置之前，先简单介绍一下DMD。DMD是一种被集成在寻址集成芯片上的快速数字光开关反射阵列，由许多小型铝制反射镜面构成，其显示分辨率决定了镜片的数量，一个镜片对应一个像素。上百万的微镜用铰链建造在CMOS存储器上，每个微镜单元下有一对寻址电极与其下方的SRAM单元CMOS电路的电压互补端通过导电通道连接。DMD有两种稳定的状态(+12°和-12°)，系统通过改变每个微镜对应的寻址电压可以单独控制微镜的翻转，最高可以实现全帧百万微镜超过30000Hz的刷新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：成像区域在推扫区域内沿着推扫方向移动，并通过第一镜头在数字微反射镜器件DMD上进行一次成像；在一次成像后，通过所述DMD的微反射镜阵列进行光调制，并通过第二镜头在高帧频小面阵CCD上进行二次成像；以及在二次成像后，分别对所述DMD和所述CCD的驱动时序进行控制，以实现时间延迟积分TDI推扫成像。

【技术特征摘要】
1.一种基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：成像区域在推扫区域内沿着推扫方向移动，并通过第一镜头在数字微反射镜器件DMD上进行一次成像；在一次成像后，通过所述DMD的微反射镜阵列进行光调制，并通过第二镜头在高帧频小面阵CCD上进行二次成像；以及在二次成像后，分别对所述DMD和所述CCD的驱动时序进行控制，以实现时间延迟积分TDI推扫成像。2.根据权利要求1所述的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，其中，将所述DMD上的W×D数量的微反射镜像元作为光开关，以进行光调制，并在w×d的CCD上成像，其中，W、D、w、d均为正整数。3.根据权利要求1所述的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，还包括：将所述DMD的微反射镜阵列均等划分为n×n的积分单元，并将每个积分单元与所述CCD上的像素进行一一对应，以探测对应积分单元内微反射镜的调制光能量，其中，n为正整数。4.根据权利要求3所述的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，还包括：在所述推扫方向上，将所述n个积分单元构成一个N×n大小的循环单元，对于第k行循环单元，第k列上所述微反射镜依次循环工作在开启状态，其他所述微反射镜工作在关闭状态，其中，N为正整数，k依次为1、2……、n。5.根据权利要求3所述的基于DMD的TDI推扫成像的实现方法，其特征在于，还包括：根据所述每个n×n积分单元对应的CCD像素对同一区域n个积分时间曝光，并将所述调制光能量和作为该区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢飞，傅晟，尤政，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11