第34卷，第7期 2014年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34 ,No. 7 -pp1990-1994
July2014
适用于推扫式成像光谱仪的CCD拖尾扣除方法
崔毅"，危峻，汤瑜瑜，马亮.2 1.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083 2，中国科学院大学，北京100049
摘要拖尾（smear)现象是面阵CCD器件的固有间题。在推扫式成像光谱仪中，拖尾对成像的作用形式较为特殊，传统的扣除方案已不再适用，急需新的适合这一应用场合的方法。通过建立光谱仪中拖尾现象的数学模型，分析并仿真广常规拖尾扣除方法的失真间题，提出广适合推扫式光谱仪器的新方法。新方法使用已知图像信息估计景物的光谱分布，以此计算光学暗行通道所代表的拖尾信号在每个应用通道中的贡献，进而实现拖尾现象的扣除。遥感图像处理结果的较为理想的LSF表明，新方法效果良好，适用于推扫式成像光谱仪中CCD拖尾现象的扣除。
关键词推扫式成像光谱仪；CCD；拖尾现象
中图分类号：TP751.1文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2014)07-1990-05
数据进行多种滤波算法处理来获得具有较低噪声干扰的拖尾信号5]，张宇等的方法与此类似，他们为实现FPGA的实时扣除而使用了较为简单的中值滤波。黄宗福等则根据拖尾
推扫式成像光谱仪由于结构简单、驻留时间长等特点，已成为星载成像光谱仪的驻留方案。通过前置光学镜头、狭缝和分光组件的配合，狭缝形窗口内的目标被色散到面阵探测器上。与常规的焦平面成像应用相比，光谱仪的成像方式比较特殊，一些常用的分析与处理方法也不再适用，CCD拖尾现象的消除便是一例。
近年来然CMOS探测器技术取得了很大的进步，但 CCD探测器由于灵敏度高的显著特点，在航天遥感领域仍有很多应用。CCD的信号读出通过电荷转移来实现，由于在转移中赚光过程仍在进行，导致输出的图像中存在拖尾(smear)现象，其影响与曝光时间和转移速度有关，这是面阵 CCD器件的固有间题，
为了避免CCD拖尾，可以使用机械快门，通过在电荷转移过程中停止曝光来彻底杜绝拖尾间题，不过代价是增加了系统复杂度，降低了可靠性；也可以通过图像处理算法将图像中的拖尾扣除。李同海等对CCD的拖尾机理进行了分析，提到可以用增加曦光时间和采用机械快门的方法来降低拖尾的影响"。KeithPowell等建立了拖尾形成的矩阵模型，从而以矩阵运算的形式实现拖尾的扣除"。傅平等则通过对实际图像进行行累加的方法计算拖尾信号的大小，不同的是前者实现了FPGA的实时处理]。Young等通过对光学暗行
收稿日期：2013-08-25，修订日期：2013-12-26
在天文观测图像中的实际表现，提出广一种针对性的扣除方法，该方法虽不是基于拖尾的形成机理提出，但在天文图像中也能取得不错的效果。以上这些方法或通过实际图像估算拖尾信号大小，或设法读出能够反应拖尾信号的原始数据，但其共同点是均针对常规的焦平面应用，处理过程中未考患或只考虑了最简单的成像模型。在推扫式成像光谱仪的应用中，这些方法均无法达到理想的效果，
本文针对推扫式成像光谱仪的成像模型，建立了CCD 拖尾现象的数学模型，以此提出了合理的扣除方法，并在仿真和实际成像中与常规方法进行了比较，证实本文的方法能达到更为理想的效果。
推扫式成像光谱仪CCD拖尾现象的数学模型
转移型CCD的工作过程中，通常认为第I行读出的电
简全部是在CCD的第行象元上积分得到的，但实际上在顿转移的过程中，这些电荷一直在CCD其他行的位置上进行着积分，这是拖尾现象产生的原因。在连续积分成像的过程中，某一行读出的电荷在CCD中实际的积分位置如图1曲线所示。
基金项目：国家高技术研究发展计划(国家863计划)项目(2012AA121102)资助
作者简介：崔毅，1988年生，中国科学院大学博士研究生
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