Введение
1 Исследование геометрических искажений ОЭС и методов их коррекции 17
1.1 Постановка задачи 17
1.2 Геометрический шум МФПУ 17
1.2.1 ПЗС и КМОП технологии 17
1.2.2 Шумы МФПУ 18
1.3 Исследование методов коррекции геометрического шума 25
1.3.1 Пространственная низкочастотная фильтрация 27
1.3.2 Исправление дефектных ячеек 28
1.3.3 Вычитание темнового кадра 29
1.3.4 Линейная коррекция 30
1.3.5 Способы повышения эффективности алгоритмов 31
1.4 Геометрические искажения, вносимые оптической системой камеры на МФПУ 35
1.5 Основные результаты главы 41
2 Математическая модель геометрического шума 43
2.1 Постановка задачи 43
2.2 Обобщенная математическая модель выходного сигнала МФПУ 44
2.3 Упрощенная математическая модель выходного сигнала 46
2.4 Упрощенная математическая модель выходного сигнала, учитывающая нелинейность характеристики чувствительности пикселей 47
2.5 Математическая модель геометрического шума, учитывающая нелинейность характеристики чувствительности пикселей для ПЗС 48
2.6 Сравнение теоретических и экспериментальных данных на примере ПЗС-матрицы КАІ-1003 "Kodak" 50
2.7 Комплекс программных приложений для моделирования цифровых систем 52
2.8 Основные результаты главы 56
3 Разработка алгоритма коррекции геометрического шума, основанного на аппроксимации передаточных характеристик МФПУ полиномом 2-го порядка 57
3.1 Постановка задачи 57
3.2 Оценка эффективности алгоритма коррекции методом вычитания темнового кадра 58
3.3 Оценка эффективности алгоритма коррекции методом линейной коррекции 60
3.4 Оценка эффективности алгоритма коррекции с помощью аппроксимации передаточных характеристик полиномом 2-го порядка 68
3.5 Аппроксимация передаточных характеристик методом наименьших квадратов 77
3.6 Обоснование применения полинома второго порядка для аппроксимации передаточной характеристики каналов МФПУ 82
3.7 Практическая формула коррекции с помощью полинома 2-го порядка с коэффициентами, рассчитанными МНК 85
3.8 Основные результаты главы 85
4 Методика калибровки 87
4.1 Постановка задачи 87
4.2 Равномерная засветка 87
4.3 Усреднение кадров 89
4.4 Выбор точек аппроксимации 91
4.5 Коэффициент усиления яркости 92
4.6 Температура и экспозиция 93
4.7 Основные результаты главы 94
5 Коррекция геометрических искажений, вносимых оптической системой 95
5.1 Постановка задачи 95
5.2 Влияние оптической неравномерности на эффективность коррекции геометрического шума 95
5.3 Коррекция оптической неравномерности 97
5.4 Основные результаты главы 101
6 Аппаратно-программная реализация алгоритма коррекции геометрического шума 102
6.1 Постановка задачи 102
6.2 Схема блока цифровой обработки изображения 102
6.3 Функциональная схема программы коррекции геометрического шума на ПЛИС 104
6.4 Аппаратура цифровой обработки изображения астрономических объектов 106
6.5 Основные выводы главы 107
Заключение 108
Библиографический список 111
Приложение А 120
