一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法技术

本发明专利技术涉及一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，该方法通过对同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数，然后统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数，找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心像素，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素。通过计算宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值、宇宙射线上方信号源像素的灰度值总和以及宇宙射线下方信号源像素的灰度值总和，计算出总的电荷转移损失率，以此求出基于该条宇宙射线的电荷耦合器件的单次电荷转移效率。本发明专利技术实时性强，方法简单，计算结果准确。

An on orbit test method for charge transfer efficiency of charge coupled devices based on cosmic ray

The invention relates to a cosmic ray CCD charge transfer efficiency test method based on the method of statistical analysis of ten pictures of the same day in the dark field test collected, get the total number of cosmic ray trajectories in the ten picture, then the number of columns of each cosmic ray trajectory through the statistics on the image, find out the gray each value of the largest cosmic ray trajectory in the pixel, pixel as the center pixel, the next pixel around all directions decreases for each direction of the pixel value of all pixels between the center pixel and gray 1.5 times between the background grayscale value of the pixel is a cosmic ray source cover the. The average gray gray pixels of all cosmic rays on the track, cosmic rays above the source pixel gray value and the sum of cosmic ray sources below the pixel value of the sum, calculate the total charge transfer loss rate, in order to calculate the single charge transfer efficiency of the charge coupled device based on the cosmic ray. The method has the advantages of good real-time, simple method and accurate calculation results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法
本专利技术涉及图像传感器检测
，涉及一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法。
技术介绍
电荷耦合器件最重要的参数就是电荷群的转移效率，它的高低直接反映器件的设计与工艺水平，器件能否正常工作，性能好坏也主要取决于它。电荷群在电荷耦合器件中转移时受很多因素的影响，使其不能完全地由一个电极下的势阱里转移到另一个电极下的势阱里，总有些损耗，不好的转移效率将造成信号幅度、相位、频率等的失真。因而引起图像模糊不清,畸变很大,直至显不出图像,因而在研制电荷耦合器件时首先就是要测出其转移效率,加以分析后再返回工艺,以提高器件水平。电荷转移效率是指信号电荷在电荷耦合器件转移沟道内转移时，进行一次电荷转移的过程中，正确转移的电荷与转移前电荷的比值。电荷耦合器件在空间应用时，空间高能粒子会导致电荷耦合器件产生损伤，因此需要了解它在空间辐射环境下敏感参数的实时退化情况，电荷转移效率就是其中一个重要敏感参数。由于在空间应用环境中，不具备地面测试电荷耦合器件电荷转移效率的条件，没有均匀光场，因此扩展像元边缘响应法、首像元响应法不再适用；空间应用环境中也没有X射线辐照及控制装置，X射线堆积线径迹方法也不再适用。现有测试方法均不能对在轨电荷耦合器件的电荷转移效率进行在轨测量。本专利技术所述的基于宇宙射线的测试方法就能对在轨电荷耦合器件的电荷转移效率进行在轨测试，而且对于电荷耦合器件刚进入空间环境后就能立即利用出现的宇宙射线计算其电荷转移效率。本专利技术提出一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，该方法通过对同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数。然后统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数，找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心，寻找其邻近像素和邻近像素的邻近像素中符合灰度值大于1.5倍本底条件的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素。通过计算宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值、宇宙射线上方信号源像素的灰度值总和以及宇宙射线下方信号源像素的灰度值总和，根据公式计算出总的电荷转移损失率，以此求出基于该条宇宙射线的电荷耦合器件的单次电荷转移效率。利用上述方法求出剩余宇宙射线对应的单次电荷转移效率，最后计算所求出的单次电荷转移效率的均值，即为在轨电荷耦合器件的电荷转移效率。本专利技术实时性强，方法简单，可以准确测出空间应用的电荷耦合器件实时电荷转移效率，为表征传感器的性能及变化程度以及对极端环境下性能退化的预测提供了有效可行的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在空间应用环境中获得电荷耦合器件电荷转移效率在轨的实时退化情况，提供一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，该方法通过对同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数。然后统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数，找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素。通过计算宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值、宇宙射线上方信号源像素的灰度值总和以及宇宙射线下方信号源像素的灰度值总和，根据公式计算出总的电荷转移损失率，以此求出基于该条宇宙射线的电荷耦合器件的单次电荷转移效率。利用上述方法求出剩余宇宙射线对应的单次电荷转移效率，最后计算所求出的单次电荷转移效率的均值，即为在轨电荷耦合器件的电荷转移效率。本专利技术具有实时性，方法简单，计算结果准确。本专利技术所述的一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，具体操作按下列步骤进行：a、对在轨电荷耦合器件同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数N；b、统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数Ncolumn；c、找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心像素，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素；d、计算每条宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值DNaverage；e、计算每条宇宙射线轨迹上方所有信号源像素的灰度值总和DNup和Ncolumn的比值以及每条宇宙射线轨迹下方所有信号源像素的灰度值总和DNdown和Ncolumn的比值；f、计算每条宇宙射线相对应的总的电荷转移损失率CTI总，然后求出每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率CTE；g、将每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率加和起来求均值CTEaverage，该均值即为在轨电荷耦合器件的电荷转移效率。步骤a中在轨电荷耦合器件的输出端在上方。本专利技术所述的一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，该方法为：a、对在轨电荷耦合器件同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数N；b、统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数Ncolumn；c、找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心像素，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素；d、计算每条宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值DNaverage；e、计算每条宇宙射线轨迹上方所有信号源像素的灰度值总和DNup和Ncolumn的比值以及每条宇宙射线轨迹下方所有信号源像素的灰度值总和DNdown和Ncolumn的比值；f、根据公式(1)计算每条宇宙射线相对应的总的电荷转移损失率CTI总，然后根据公式(2)求出每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率CTE；式(2)中m为转移次数，p为电荷耦合器件的相数。g、将每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率加和起来求均值CTEaverage，该均值即为在轨电荷耦合器件的电荷转移效率。本专利技术所述的一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，适用于输出端在上方的电荷耦合器件在轨电荷转移效率测试。本专利技术实时性强，方法简单，可以准确测出空间应用的电荷耦合器件实时电荷转移效率，为在轨实时表征传感器的性能及变化程度以及对极端环境下性能退化的预测提供了有效可行的方法。因此本专利技术适用于需要掌握电荷耦合器件在轨性能的器件研制单位、科研院所和航天载荷单位使用。附图说明图1为本专利技术在轨暗场测试采集到的第一幅图；图2为本专利技术在轨暗场测试采集到的第二幅图；图3为本专利技术在轨暗场测试采集到的第三幅图；图4为本专利技术在轨暗场测试采集到的第四幅图；图5为本专利技术在轨暗场测试采集到的第五幅图；图6为本专利技术在轨暗场测试采集到的第六幅图；图7为本专利技术在轨暗场测试采集到的第七幅图；图8为本专利技术在轨暗场测试采集到的第八幅图；图9为本专利技术在轨暗场测试采集到的第九幅图；图10为本专利技术在轨暗场测试采集到的第十幅图。具体实施方式实施例本专利技术所述的一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，具体操作按下列步骤进行：a、对在轨电荷耦合器件(其型号为1K×1KCCD)同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，如图1-图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，其特征在于具体操作按下列步骤进行：a、对在轨电荷耦合器件同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数N；b、统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数Ncolumn；c、找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心像素，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素；d、计算每条宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值DNaverage；e、计算每条宇宙射线轨迹上方所有信号源像素的灰度值总和DNup和Ncolumn的比值以及每条宇宙射线轨迹下方所有信号源像素的灰度值总和DNdown和Ncolumn的比值；f、计算每条宇宙射线相对应的总的电荷转移损失率CTI总，然后求出每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率CTE；g、将每条宇宙射线相对应的单次电荷转移效率加和起来求均值CTEaverage，该均值即为在轨电荷耦合器件的电荷转移效率。

【技术特征摘要】
1.一种基于宇宙射线的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法，其特征在于具体操作按下列步骤进行：a、对在轨电荷耦合器件同一天在轨暗场测试采集到的十幅图进行统计，得到十幅图中宇宙射线轨迹总数N；b、统计每条宇宙射线轨迹在图像上经过的列数Ncolumn；c、找出每条宇宙射线轨迹中灰度值最大的像素，以该像素为中心像素，其上下左右各个方向上的像素灰度值逐渐降低，寻找各方向上像素的灰度值介于图像背景灰度值的1.5倍和中心像素灰度值之间的所有像素即为宇宙射线信号源覆盖的像素；d、计算每条宇宙射线轨迹上所有像素的平均灰度值DNaverag...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯婕，李豫东，文林，于新，张兴尧，郭旗，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65