CMOS响应非均匀性实时校正系统的设计研究

With CMOS to new technology, new technology introduction, CMOS in resolution and sensitivity, noise control are the breakthrough, greatly narrowed the gap with CCD.Some new technology and method are introduced to product CMOS, so CMOS get a great breakthrough in resolution and sensitivity, noise contro and greatly narrowed the gap with CCD. CMOS also began the study of applications in all walks of life. Astronomical domain is also not an exception, and begin the CMOS wide application. Then fixed pattern noise caused by the heterogeneity of CMOS seriously affect the imaging quality in astronomical high-speed video applications. So designing a real-time nonuniformity correction system can improve the quality of the image and does not affect the speed of the camera. if the real-time correction system can be applied to high resolution image reconstruction based on CMOS picture on one meter infrared solar tower , it will improve the quality of image reconstruction and don't affect the reconstruction speed.

随着CMOS对新技术，新工艺的不断引入，CMOS在分辨率、灵敏度、噪声控制方面都得到了突破，极大地缩小了与CCD的差距。CMOS也由此开始了在各行各业的应用研究。天文行业不也例外，也迎来了对CMOS广泛的应用。但在天文高速摄像应用中，CMOS非均匀性导致的固定图形噪声严重影响了成像质量。因此设计一个实时非均匀性修正系统，既可以提高图像质量，又不影响摄像的速度。对基于CMOS图片的一米红外太阳塔高分辨率图像重建系统而言，该实时修正系统必将提高图像重建质量、又不影响重建速度。

长期以来CCD相对于CMOS Image Sensor(CIS)而言具有量子效率高、灵敏度高、暗电流低、一致性好、噪声低的特点，但近年来随着大规模集成电路技术的发展，极大的提高了CIS的光电特性。CIS的绝大部分劣势都得到了改善，几乎达到了同CCD相当的水平。与此同时，CIS借助低成本、低功耗的优势迅速占领CCD的市场，CIS快速进入了各个领域。相较于CCD而言，CIS存在相对明显的固定图形噪声（FPN），从而一定程度上降低了CIS的成像质量，因此我在本项目中展开了对FPN的校正研究。 对于FPN我采用了基于定标和基于场景的两种方法完成FPN的校正工作，基于定标的方法校正简单实时性好，对于实验用的CIS校正后线性度从之前的95%可以提升到99.97% 但是存在参数漂移，导致校正有效性逐渐失效。基于的场景的方法结合了图像的香烟信息以及FPN条纹的低秩稀疏信息，可以有效的分离清晰图像和噪声条纹，从而实现去除FPN的目的，在去噪以后图像前后的结构相似度可以保持在97%以上。但是基于场景的方法计算量大不适合于有实时性要求的滤波。本研究非常适合于应用在基于CMOS成像质量的提升，以及红外成像质量方面的提升。