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传统线阵图像传感器以一维线阵像素,采用扫描成像获取二维图像,但由于像素和拍摄物体间存在相对运动,成像性能受限于光照强度、像素曝光时间和运动速度。时间延迟积分技术,采用面阵像素结合扫描成像方式,对成像物体多次曝光累加等效延长曝光时间,提高了成像信噪比,更适用于低光照高速成像领域TDI-CMOS图像传感器具有与CMOS工艺兼容、高集成度、低功耗、抗辐照等特点,正成为研究和应用的热点,基于TDI-CMOS图像传感器成像系统及其成像质量的研究也具有重要的意义。本文研究了TDI-CMOS成像系统质量评价调制传输函数模型,并设计了一种TDI-CMOS成像系统。 本文首先在对TDI-CMOS图像传感器成像系统研究的基础上,建立了成像系统仿真模型,然后对TDI-CMOS成像系统调制传输函数进行了建模分析,探讨了像素有效感光比、扫描效率、读出效率、速度失配比和累加级数对成像系统调制传输函数的影响,其次,分析了多次采样叠加下成像系统的调制传输函数模型,探讨了采样次数和叠加次数对成像质量的影响。本文还基于TDI-CMOS图像传感器设计了TDI-CMOS成像系统,研究了成像系统设计中的关键技术,具体完成了成像系统硬件电路设计、主控SOPC设计和机械运动装置设计实现。本文中TDI-CMOS成像系统调制传输函数的建模分析对TDI-CMOS图像传感器及成像系统设计优化具有一定的参考意义。本文实现的TDI-CMOS成像系统提供了图像传感器和拍摄物体间最大3m/s的相对运动条件,在多种累加级数下可正常成像,最大可实现128级累加成像,且累加效果明显。完成了对TDI-CMOS图像传感器成像性能、系统电路功能、成像信噪比和调制传输函数的验证、分析和研究,为TDI-CMOS图像传感器及成像系统设计和研究提供了一定的指导意义。