علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی سیستم خواندن CCD دوربین ماهواره، براساس بهینه‌سازی نویز و با در نظرگرفتن محدودیت‌های ماهواره

نویسندگان
دانشگاه علم و صنعت
چکیده
سیستم خواندن CCD(Charged Coupled Device Read-Out System)دوربین ماهواره‌ها، نیازمند نسبت سیگنال به نویز بالایی است. علت این مسئله،وجود نویزهای خاص و اجتناب‌ناپذیر محموله تصویربرداری فضایی است. این نویزها شامل نویزهای CCD، نویزهایماهواره مانند عدم پایداری کامل ماهواره و نویزهای محیطی مانند تداخل اتمسفر، ذرات باردار، حرکت زمین و ماهواره نسبت به هم، و تداخل‌های الکترومغناطیس است. نویزهای CCDبه دلیل ولتاژ کم خروجی آن بخش عمدة نویز نهایی سیستم خواندن را تشکیل می‌دهند. این وضعیت سبب می‌شود که در صورت طراحی نامناسب مدار خواندن CCD، سیگنال به نویز دوربین دچار افت شدیدی شود. این نویزها به پارامترهای CCDو پارامترهای طراحی مانند دما و فرکانس وابسته است. از طرف دیگر محدودة تغییرات دما و فرکانس در ماهواره را تا حدودی می‌توان کنترل کرد. الگوریتم ارائه شده در این مقاله، با ملاحظة کلیه محدودیت‌ها و وابستگی‌های عملی، پارامترهای سیستم را به شکلی طراحی می‌کند که نسبت سیگنال به نویز بهینه حاصل شود.
کلیدواژه‌ها

  1. Howell, S., Handbook of CCD Astronomy, 2nd ed., Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers, 2000.
  2. Fang, W and Tian-ze, L., “Research on CCD De-noising Technology,” 2nd International Congress on Image and Signal Processing, 2009, pp. 1-4.
  3. Holst, G. C., CCD Arays, Cameras, and Displays, SPIE Optical Engineering Press, Bellingham WA, ETATS-UNIS,
  4. Ortiz, A. and Oliver, G., “Radiometric Calibration of CCD Sensors: Dark Current and Fixed Pattern Noise Estimation,” Department of Mathematics and Computer Science, Proceeding International Conference on Robotics and Automation, 2004, pp 4730-4735.
  5. Hopkinson, G. R. and Lumb, D. H., “Noise Reduction Techniques for CCD Image Sensors,” Journal Physics, E: Scientific Instruments, 15, No.11, 1982, pp.1214-1221.
  6. Hynecek, J., “Spectral Analysis of Reset Noise Observed in CCD Charge-Detection Circuits,” IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 37, No. 3, March 1990, pp.640-647.
  7. Wey, H. M. and Guggenbühl, W., “An Improved Correlated Double Sampling Circuit for Low Noise Charge-Coupled Devices,” IEEE Transactions on Circuits and Systems, Vol. 37, No. 12, 1990, pp. 1559-1565.
  8. Kansy R. J., “Response of a Correlated Double Sampling Circuit to 1/f Noise [Generated in CCD Arrays],” IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 15,  3, 2003, pp. 373- 375.
  9. Berry, R. and Burnell, J., The Handbook of Astronomical Image Processing Computers, 2nd edition, Willmann-Bell, 2005, 684 p.
  10. Carlton M. C., “Quantum Limits on Noise in Linear Amplifiers,” Physical Review D., The American Physical Society, Vol. 26, No. 8, 1982, pp. 130-133.
  11. CCD 442A, 2048 x 2048 Element, Full Frame Image Sensor, Fairchild Imaging, Inc., 1801 McCarthy Blvd., Milpitas, CA 95035.
  12.  

  • تاریخ دریافت 22 تیر 1393
  • تاریخ بازنگری 20 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395