CCD电视跟踪测量光学系统参数确定方法的探讨.pdfVIP

维普资讯 第1卷 第6期 光学 精密工程 1993年l2月 zf一 CCD电视跟踪测量光学系统参数 确定方法的探讨 田 ． (中国科学院长春光学精密机械研冤所．长春130022) 摘要 本文从CCD的照度灵敏度 以及能够探测到 目标所需的信噪比出茛，详细 探讨丁CCD 电视跟踪测量光学系统参数的确定方法． 关键词：璺壁型苎；苎 它隶 器呼 1 引 言 CCD 电视跟踪测量系统光学参数的确定原则主要依据 ：CCD的照度灵敏度以及能够探测 到 目际所需 的信 峨 比。 车文就是在满足作用距离等技术指标 ，并兼颐测量精度要求的前提下 ，探讨如何选取远距 离CCD电视跟踪测量光学系统的相对孔径干口焦距值等问题 。 2 光学系统探知 目标的前提条件 系统若要探知 目标的存在应满足以下条件 ： (1)目际或背景在接收器上的能量要大于接收器的灵敏度阈值 。 (2)目标和背景在接收器上的信噪比度要大于接收器的信噪比阈值 。这里包括两种情形： (n)目际亮度 (加前背景)大于背景亮度 ，即对 比情况 ；(6)目标亮度小于背景亮度 ，即负对 比情 况．无论是正对 比还是负对 比，只要 目标和背景亮度有一定差值，即一定的反衬度，接收器就能 探测到，并不是说目标比背景暗．接收器就无法判别目标的存在。 (3)目标在接收器上的象点尺寸要有一定大小 (大于或等于 2个CCD象元)。这主要是为 了有利于 CCD 电视系统的平稳跟踪 3 CCD电视跟踪测量系统光学参数 的确定 3．1 系统 的信噪比 收锅 El期 ·1993年 1O月 22El 维普资讯 22 本文将信噪比定义为 ：目标信号产生的 电流值 ，．与整个背景噪声产生 的电流值 ，z之 比， 即 SN=是 目标信号的电流值可用下式表示 I．一 E． ·A。·t ·K． ·S (1) 其中E 为 目标在 CCD靶面处的照度值，A 为单个象元面积，f为帧积分时问，s为CCD的平 均光谱响应度 ， ．为 目标信号光谱响应系数。 可写成下面各项之和 ： I“一 + L + L (2) 式中 为背景信号产生的电流值，L 为CCD的暗电流， 是噪声电流的均方根值，其中厶可 表示为 ： = ·A ·t ·K ·S (3) 为背景在 CCD靶面处的照度值 ， 为背景信号 的光谱 响应系数 。L可写成 ； ，。= ，l+ ，2+ I3+ I．) (4) 式中各项依次代表为CCD 固定图形 噪声的均方值 ，CCD读出噪声的均方值，散粒噪声和预放 器 电子 线路 噪声的均 方值 。 散粒噪声 ，是 由信号引起的CCD象元 中的电荷涨落表现出来的，其均方根值可写成 ： I3= 2 · ·(L + 十 I。) ·△f ． (5) 其 中 为 电子 电量 ．△，为预放器的带宽 。 这样系统的信噪比可写成 ； SN = ，．