TDI-CMOS图像传感器采样叠加MTF建模与仿真研究

本文主要探讨了在TDI-CMOS图像传感器的多次采样叠加技术下，对图像沿扫描方向的调制传输函数（MTF）进行深入分析。TDI，即时间延迟积分，是一种常用的图像传感器读出方式，通过在行时间内进行多次采样并叠加，提高图像信号的信噪比和动态范围。研究者针对行滚筒曝光原理，着重研究了以下几个关键因素对扫描MTF的影响： 1. 采样次数：论文指出，随着每个行周期内采样的次数增加，传感器能够获取更多的信号信息，从而使得MTF曲线变宽，分辨率提升，图像细节表现更加清晰。 2. 叠加次数：当采样次数保持不变时，每次采样后进行叠加处理，实际上相当于对原始信号进行了多次平均，这可能会降低高频成分的响应，导致MTF随叠加次数的增加而减小，整体上影响图像的锐利度。 3. TDI级数：由于TDI级数代表了信号在时间上的延拓，级数越高，信号处理的时间窗口越大。更大的TDI级数可能导致更高的低频噪声，从而减小MTF，影响图像的清晰度。 4. 速度失配比：如果传感器的行驱动速度与实际采样速度不匹配，即速度失配，会导致采样点的位置变化，进而影响MTF的均匀性。失配比例越大，MTF曲线可能偏离理想状态，影响图像质量。 为了验证这些理论，作者构建了一个基于TDI-CMOS图像传感器的成像仿真系统，利用刃边法来计算MTF曲线。通过仿真，研究者得到了采样次数、叠加次数、TDI级数以及速度失配比对MTF的具体影响规律，这对于优化TDI-CMOS图像传感器的设计和性能评估具有重要意义。 这篇论文通过对TDI-CMOS图像传感器工作原理的深入剖析，为我们理解如何通过调整采样策略来优化图像质量提供了重要的理论支持，对于提高此类传感器的实际应用效能具有重要的指导价值。