CN106603927A - 一种星载aps相机数字域tdi加复线阵成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为克服现有成像方式中存在的目标图像因遥感卫星自身的颤振而模糊的问题，并提供颤振反演的依据，提供了一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，步骤如下：步骤一、将APS相机中的CMOS图像传感器划分为两大相邻的功能区域：TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域；步骤二、确定TDI技术成像阵列区域中TDI技术成像阵列的级数n；步骤三、拍摄目标汇聚到CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器对拍摄目标曝光后产生电荷信号；电荷信号经过运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号并存储到数据缓存模块中，由FPGA模块控制输出3幅图像；本方法可以为实现颤振反演提供3幅图像，且成像速度快、精度高、实现简单，满足未来卫星的一体化、集成化发展要求。

Description

一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法
技术领域
本发明涉及CMOS相机成像领域，具体涉及一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像的方法。
背景技术
TDI(Time Delayed and Integration，时间延迟积分)技术被广泛应用于微光成像、机器视觉、高分辨力航天遥感等领域，其成像机理为：当探测器以推扫方式成像时，对拍摄物体所经过的像素逐行进行曝光，并将其结果进行累加。由此可以增加有效曝光时间，提高图像信噪比，解决由高速运动物体曝光时间不足引起的成像信号弱的问题。TDI图像传感器有CCD和CMOS两种，由于TDI的成像机理与CCD的电荷转移机理相同，所以传统的TDI图像传感器一般都采用CCD工艺制造。然而，TDI CCD在应用中不断暴露出诸多缺陷，诸如体积大、功耗大、积分级数不可连续调整、不可双向扫描、在轨自主调焦困难、依赖复杂的机械调偏流机构等，这些都是由TDI CCD器件自身结构特点造成的固有缺陷，因此拥有一系列优势的CMOS图像传感器逐渐受到研究人员的重视，并且为了使CMOS图像传感器适用于高分辨航天遥感领域，提出了数字域TDI CMOS相机，即在CMOS相机面阵成像的基础上，在数字域完成对应像素的时间延迟累加。显然，数字域TDI CMOS操作灵活且易实现。
TDI技术的特殊工作方式，要求探测器必须在与采样目标相匹配的位置上进行工作，保证沿TDI方向上的行周期与采样目标的相对位置严格同步。然而与一般的卫星相比，微纳遥感卫星体积小、重量轻，且无法配备隔振平台，运行时的稳定性较差。微纳遥感卫星上的可活动部件发生运动时，卫星会产生振动，当振动的频率和幅值超过临界点时，就会引起颤振，此时，探测器与目标的位置失配，无法满足TDI技术的工作要求，此时所得的数据不一定是像元对同一目标所成的像，这会导致图像模糊。现有的APS相机仅能输出一幅因颤振而模糊的目标图像，没有颤振反演的依据，因此不能使模糊的目标图像清晰化。
发明内容
本发明为了克服现有成像方式中存在的目标图像因遥感卫星自身的颤振而模糊的问题，并为此提供颤振反演的依据，提供一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，该方法由以下步骤实现：
一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，所述APS相机安装在按照固定轨道运行的微纳遥感卫星上，包括光学镜头、焦平面组件、CMOS控制与数据处理单元，焦平面组件中包括CMOS图像传感器，CMOS控制与数据处理单元中包括数据缓存模块、FPGA模块、运算放大器与A/D转换器等，其特征在于，该方法由以下步骤实现：
步骤一、对所述APS相机焦平面组件中的CMOS图像传感器进行功能区域划分；将CMOS图像传感器划分为两大相邻的功能区域：TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域，定义如下：TDI技术成像阵列区域用于输出1幅目标图像，定义为图像A，但该图像往往会因为遥感卫星自身的颤振而模糊，TDI技术成像阵列区域包含像素的行数与TDI技术成像阵列的级数相同，都为n，TDI技术成像阵列区域的各行像素依次记为第一像素P1、第二像素P2、……、第n像素Pn；复线阵成像区域用于输出2幅图像，由2个独立成像的线阵组成，独立成像的线阵依次命名为第一线阵、第二线阵，各包含1行像素，第一线阵像素记为Q1、第二线阵像素Q2，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C；
步骤二、在相机开始拍摄后的每一个行周期中，拍摄目标经过所述APS相机的光学镜头汇聚到焦平面组件中的CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器上的两大功能区域，即TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域，分别对当前拍摄目标进行曝光，产生相应的电荷信号；电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储到数据缓存模块中，最终由FPGA模块输出3幅图像，其中TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出1幅目标图像，定义为图像A；复线阵成像区域通过FPGA模块输出2幅图像，其中第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C，详细流程如下：
(1)设拍摄目标由I1、I2、……、Ii个部分组成，i＞n；所述APS相机开始拍摄后进入t1时间段，即第一个行周期，I1运动到第二线阵像素Q2的成像区，I2运动到第一线阵像素Q1的成像区，I3运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I4运动到第二像素P2的成像区……In+2运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标进行第一次曝光，即对I1至In+2进行第一次曝光；
(2)t1结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I1至In+2的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储在数据缓存模块中；
(3)t1结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A1，图像信号为目标I3至In+2存储在数据缓存模块中的数字信号，包括I3至In+2的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B1，图像信号为目标I2在t1时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C1，图像信号为目标I1在t1时间段曝光所得的数字信号；
(4)在t2时间段，即第二个行周期，I2运动到第二线阵像素Q2的成像区，I3运动到第一线阵像素Q1的成像区，I4运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I5运动到第二像素P2的成像区……In+3运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标，即I2至In+3进行曝光，其中P1至Pn-1分别对目标I4至In+2进行第二次曝光，Pn对目标In+3进行第一次曝光；
(5)t2结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I2至In+3的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标I4至In+2所得的数字信号与目标I4至In+2第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在数据缓存模块中；所得的其他数字信号直接存储在数据缓存模块中；
(6)t2结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A2，图像信号为目标I3至In+3存储在缓存器中的数字信号，包括I4至In+2的1次累加所得的数字信号、I3和In+3的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B2，图像信号为目标I3在t2时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C2，图像信号为目标I2在t2时间段曝光所得的数字信号；
(7)在t3时间段，即第三个行周期，I3运动到第二线阵像素Q2的成像区，I4运动到第一线阵像素Q1的成像区，I5运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I6运动到第二像素P2的成像区……In+4运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标，即I3至In+4进行曝光，其中P1至Pn-2分别对目标I5至In+2进行第三次曝光，Pn-1对目标In+3进行第二次曝光，Pn对目标In+4进行第一次曝光；
(8)t3结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I3至In+4的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第三次曝光的目标I5至In+2所得的数字信号与目标I5至In+2所得的第一次累加数字信号进行第二次累加，并存储在缓存器中；将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标In+3所得的数字信号与目标In+3第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在缓存器中；所得的其他数字信号直接存储在缓存器中；
(9)t3结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A3，图像信号为目标I3至In+4存储在缓存器中的数字信号，包括I5至In+2的2次累加所得的数字信号、I4和In+3的2次累加所得的数字信号、I3和In+4的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B3，图像信号为目标I4在t3时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C3，图像信号为目标I3在t3时间段曝光所得的数字信号；
(10)依次类推，最后在相机结束拍摄，ti-n-1结束时，即第i-n-1个行周期，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像Ai-n-1，图像信号为目标I3至Ii存储在缓存器中的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像Bi-n-1，图像信号为目标Ii-n在ti-n-1时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像Ci-n-1，图像信号为目标Ii-n-1在ti-n-1时间段曝光所得的数字信号。
本发明的有益效果是：本发明的星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，目的是在一个行周期内输出3幅图像。TDI技术成像阵列区域用于输出1幅目标图像，定义为图像A，但该图像往往会因为遥感卫星自身的颤振而模糊；复线阵成像区域用于输出2幅图像，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C，图像Bj与图像Cj+1(2≤j≤i-n-1)是对同一目标在不同时刻所成的像，二者的时间差恰好为一个行周期，根据香农采样定理，理论上可以通过相邻两幅图像直接从影像上进行颤振反演，得到tj时间段，即第j个行周期的颤振信息，其采样频率为行周期对应频率的1/2。本方法可以为实现颤振反演提供3幅图像，且成像速度快、精度高、实现简单，满足未来卫星的一体化、集成化发展要求。
附图说明
图1为本发明所述APS相机的电子学方案设计原理图。
图2为本发明基于的图像传感器的区域划分示意图；
图3为本发明基于的图像传感器与成像目标的始末位置关系示意图；
图4a至图4d为本发明所述CMOS图像传感器各行像素工作时序示意图；
图4a为t1时间段，即第一个行周期内各行像素工作时序示意图；
图4b为t2时间段，即第二个行周期内各行像素工作时序示意图；
图4c为t3时间段，即第三个行周期内各行像素工作时序示意图；
图4d为ti-44时间段，即最后一个行周期内各行像素工作时序示意图；
图中：1.CMOS面阵，2.TDI技术成像阵列区域，3.第一线阵，4.第二线阵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，目的是在一个行周期内输出3幅图像。TDI技术成像阵列区域用于输出1幅目标图像，定义为图像A，但该图像往往会因为遥感卫星自身的颤振而模糊；复线阵成像区域用于输出2幅图像，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C，图像Bj与图像Cj+1(2≤j≤i-n-1)是对同一目标在不同时刻所成的像，二者的时间差恰好为一个行周期，根据香农采样定理，理论上可以通过相邻两幅图像直接从影像上进行颤振反演，得到tj时间段，即第j个行周期的颤振信息，其采样频率为行周期对应频率的1/2。
实施例
本发明提供的实施例中，选用CMV12000图像传感器，考虑到数据传输接口的约束，取独立成像的线阵数量为2个，TDI技术成像阵列的级数为42级；本发明基于的APS相机在此工作模式下的轨道高度H＝526km，根据所用光学系统的焦距规定地面像元分辨率(星下点)为2m，成像模式幅宽W＝8.1km，量化位数12bit；。
对所述的APS相机进行电子学方案设计，参见图1，主要由以下几部分组成：
一、光学镜头；
二、焦平面组件：相机采用CMOSIS像元尺寸5.5μm像元数4096×3072的CMOS图像传感器CMV12000；
三、CMOS控制与数据处理单元：由高性能FPGA、数据缓存模块等组成，实现成像模式下开窗和数字域TDI、视频模式下高速全帧输出；
其中，FPGA是详查相机的核心器件，起到逻辑控制、地址发生器、驱动信号发生器、数据整合、数据交换、通讯、数传等功能。选择XILINX公司的Virtex-II系列FPGA，航天级型号为XQR2V3000-4CG717，配置存储器PROM选用XQR17V16-CC44，容量为16Mbit。其主要性能包括：
最大可用I/O：516个；
最高工作频率：300MHz；
工作电压：I/O电压：3.3V；核电压：1.5V；
内部RAM容量：分布式RAM：448kb；块RAM：1728kb；
四、供电接口模块：采用MSK5101、MAX883等LDO器件配合分压电路转换成像单元需要的各种电源；通过供电接口接收整星+5V和+12V供电，通过LS883等转换为FPGA和CMOS图像传感器所需的+3.3V、+1.8V和+1.5V等；
五、通讯总线接口模块：FPGA的串行通讯模块通过422电平标准的接口器件与进行异步串行通信，异步串行通信接口芯片选择型号是DS26LV31和DS26LV32，通过RS485通讯总线与整星中心计算机通讯，接收指令和数据；
六、TLK2711高速数传接口模块：通过TLK2711高速串行总线实现与数传压缩编码单元之间的高速数据传输。
本实施例由以下步骤实现：
步骤一、对所述APS相机焦平面组件中的CMV12000图像传感器进行功能区域划分，参见图2，将CMV12000图像传感器划分为两大相邻的功能区域：TDI技术成像阵列区域(图中2)和复线阵成像区域(图中3、4)；两大功能区域定义如下：TDI技术成像阵列区域用于输出1幅目标图像，定义为图像A，但该图像往往会因为遥感卫星自身的颤振而模糊，TDI技术成像阵列区域包含像素的行数与TDI技术成像阵列的级数相同，都为n，TDI技术成像阵列区域的各行像素依次记为第一像素P1、第二像素P2、……、第n像素Pn；复线阵成像区域用于输出2幅图像，由2个独立成像的线阵组成，独立成像的线阵依次命名为第一线阵(图中3)、第二线阵(图中4)，各包含1行像素，第一线阵像素记为Q1、第二线阵像素Q2，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C；
步骤二、在相机开始拍摄后的每一个行周期中，拍摄目标经过所述APS相机的光学镜头汇聚到焦平面组件中的CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器上的两大功能区域，即TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域，分别对当前拍摄目标进行曝光，产生相应的电荷信号；电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储到数据缓存模块中，最终由FPGA模块输出3幅图像，其中TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出1幅目标图像，定义为图像A；复线阵成像区域通过FPGA模块输出2幅图像，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C。详细流程参见图3和图4：
(1)设拍摄目标由I1、I2、……、Ii个部分组成，i＞n；所述APS相机开始拍摄后进入t1时间段，即第一个行周期，I1运动到第二线阵像素(Q2)的成像区，I2运动到第一线阵像素(Q1)的成像区，I3运动到TDI技术成像阵列中第一像素(P1)的成像区，I4运动到第二像素(P2)的成像区……I44运动到第四十二像素(P42)的成像区。所有像素(Q2、Q1、P1至P42)分别对各自成像区内的各部分目标(I1至In+2)进行第一次曝光；
(2)t1结束之前，停止曝光，所有像素(Q2、Q1、P1至P42)中的各部分目标(I1至I44)的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储在缓存器中。
(3)t1结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A1，图像信号为目标I3至I44存储在缓存器中的数字信号(I3至I44的1次曝光所得的数字信号)；第一线阵通过FPGA模块输出图像B1，图像信号为目标I2在t1时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C1，图像信号为目标I1在t1时间段曝光所得的数字信号；
(4)在t2时间段(第二个行周期)，I2运动到第二线阵像素(Q2)的成像区，I3运动到第一线阵像素(Q1)的成像区，I4运动到TDI技术成像阵列中第一像素(P1)的成像区，I5运动到第二像素(P2)的成像区……I45运动到第四十二像素(P42)的成像区。所有像素(Q2、Q1、P1至P42)分别对各自成像区内的各部分目标(I2至I45)进行曝光，其中P1至P41分别对目标I4至I44进行第二次曝光，P42对目标I45进行第一次曝光；
(5)t2结束之前，停止曝光，所有像素(Q2、Q1、P1至P42)中的各部分目标(I2至I45)的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标(I4至I44)所得的数字信号与目标I4至I44第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在缓存器中；所得的其他数字信号直接存储在缓存器中；
(6)t2结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A2，图像信号为目标I3至I45存储在缓存器中的数字信号(I4至I44的1次累加所得的数字信号、I3和I45的1次曝光所得的数字信号)；第一线阵通过FPGA模块输出图像B2，图像信号为目标I3在t2时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C2，图像信号为目标I2在t2时间段曝光所得的数字信号；
(7)在t3时间段(第三个行周期)，I3运动到第二线阵像素(Q2)的成像区，I4运动到第一线阵像素(Q1)的成像区，I5运动到TDI技术成像阵列中第一像素(P1)的成像区，I6运动到第二像素(P2)的成像区……I46运动到第四十二像素(P42)的成像区。所有像素(Q2、Q1、P1至P42)分别对各自成像区内的各部分目标(I3至I46)进行曝光，其中P1至P40分别对目标I5至I44进行第三次曝光，P41对目标I45进行第二次曝光，P42对目标I46进行第一次曝光；
(8)t3结束之前，停止曝光，所有像素(Q2、Q1、P1至P42)中的各部分目标(I3至I46)的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第三次曝光的目标(I5至I44)所得的数字信号与目标I5至I44所得的第一次累加数字信号进行第二次累加，并存储在缓存器中；将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标(I45)所得的数字信号与目标I45第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在缓存器中；所得的其他数字信号直接存储在缓存器中；
(9)t3结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A3，图像信号为目标I3至I46存储在缓存器中的数字信号(I5至I44的2次累加所得的数字信号、I4和I45的2次累加所得的数字信号、I3和I46的1次曝光所得的数字信号)；第一线阵通过FPGA模块输出图像B3，图像信号为目标I4在t3时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C3，图像信号为目标I3在t3时间段曝光所得的数字信号；
(10)依次类推，最后在ti-43结束时(相机结束拍摄，第i-43个行周期)，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A i-43，图像信号为目标I3至Ii存储在缓存器中的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像Bi-43，图像信号为目标Ii-42在ti-43时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像Ci-43，图像信号为目标Ii-43在ti-43时间段曝光所得的数字信号。
通过上述步骤可以看出，图像Bj与图像Cj+1(2≤j≤i-43)是对同一目标在不同时刻所成的像，二者的时间差恰好为一个行周期(0.28ms)，根据香农采样定理，理论上可以通过相邻两幅图像直接从影像上进行颤振反演，得到tj时间段(第j个行周期)的颤振信息，其采样频率为行周期对应频率的1/2，约为1700Hz。

Claims (1)

1.一种星载APS相机数字域TDI加复线阵成像方法，所述APS相机安装在按照固定轨道运行的微纳遥感卫星上，包括光学镜头、焦平面组件、CMOS控制与数据处理单元，焦平面组件中包括CMOS图像传感器，CMOS控制与数据处理单元中包括数据缓存模块、FPGA模块、运算放大器与A/D转换器等，其特征在于，该方法由以下步骤实现：
步骤一、对所述APS相机焦平面组件中的CMOS图像传感器进行功能区域划分；将CMOS图像传感器划分为两大相邻的功能区域：TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域，定义如下：TDI技术成像阵列区域用于输出1幅目标图像，定义为图像A，但该图像往往会因为遥感卫星自身的颤振而模糊，TDI技术成像阵列区域包含像素的行数与TDI技术成像阵列的级数相同，都为n，TDI技术成像阵列区域的各行像素依次记为第一像素P1、第二像素P2、……、第n像素Pn；复线阵成像区域用于输出2幅图像，由2个独立成像的线阵组成，独立成像的线阵依次命名为第一线阵、第二线阵，各包含1行像素，第一线阵像素记为Q1、第二线阵像素Q2，第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C；
步骤二、在相机开始拍摄后的每一个行周期中，拍摄目标经过所述APS相机的光学镜头汇聚到焦平面组件中的CMOS图像传感器上，CMOS图像传感器上的两大功能区域，即TDI技术成像阵列区域和复线阵成像区域，分别对当前拍摄目标进行曝光，产生相应的电荷信号；电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储到数据缓存模块中，最终由FPGA模块输出3幅图像，其中TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出1幅目标图像，定义为图像A；复线阵成像区域通过FPGA模块输出2幅图像，其中第一线阵输出图像B、第二线阵输出图像C，详细流程如下：
(1)设拍摄目标由I1、I2、……、Ii个部分组成，i＞n；所述APS相机开始拍摄后进入t1时间段，即第一个行周期，I1运动到第二线阵像素Q2的成像区，I2运动到第一线阵像素Q1的成像区，I3运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I4运动到第二像素P2的成像区……In+2运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标进行第一次曝光，即对I1至In+2进行第一次曝光；
(2)t1结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I1至In+2的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，并存储在数据缓存模块中；
(3)t1结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A1，图像信号为目标I3至In+2存储在数据缓存模块中的数字信号，包括I3至In+2的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B1，图像信号为目标I2在t1时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C1，图像信号为目标I1在t1时间段曝光所得的数字信号；
(4)在t2时间段，即第二个行周期，I2运动到第二线阵像素Q2的成像区，I3运动到第一线阵像素Q1的成像区，I4运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I5运动到第二像素P2的成像区……In+3运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标，即I2至In+3进行曝光，其中P1至Pn-1分别对目标I4至In+2进行第二次曝光，Pn对目标In+3进行第一次曝光；
(5)t2结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I2至In+3的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标I4至In+2所得的数字信号与目标I4至In+2第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在数据缓存模块中；所得的其他数字信号直接存储在数据缓存模块中；
(6)t2结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A2，图像信号为目标I3至In+3存储在缓存器中的数字信号，包括I4至In+2的1次累加所得的数字信号、I3和In+3的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B2，图像信号为目标I3在t2时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C2，图像信号为目标I2在t2时间段曝光所得的数字信号；
(7)在t3时间段，即第三个行周期，I3运动到第二线阵像素Q2的成像区，I4运动到第一线阵像素Q1的成像区，I5运动到TDI技术成像阵列中第一像素P1的成像区，I6运动到第二像素P2的成像区……In+4运动到第n像素Pn的成像区；所有像素，即Q2、Q1、P1至Pn分别对各自成像区内的各部分目标，即I3至In+4进行曝光，其中P1至Pn-2分别对目标I5至In+2进行第三次曝光，Pn-1对目标In+3进行第二次曝光，Pn对目标In+4进行第一次曝光；
(8)t3结束之前，停止曝光，所有像素中的各部分目标I3至In+4的曝光电荷信号经过CMOS控制与数据处理单元中的运算放大器与A/D转换器后转换为数字信号，其中，将TDI技术成像阵列中各像素第三次曝光的目标I5至In+2所得的数字信号与目标I5至In+2所得的第一次累加数字信号进行第二次累加，并存储在缓存器中；将TDI技术成像阵列中各像素第二次曝光的目标In+3所得的数字信号与目标In+3第一次曝光所得的数字信号累加，并存储在缓存器中；所得的其他数字信号直接存储在缓存器中；
(9)t3结束时，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像A3，图像信号为目标I3至In+4存储在缓存器中的数字信号，包括I5至In+2的2次累加所得的数字信号、I4和In+3的2次累加所得的数字信号、I3和In+4的1次曝光所得的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像B3，图像信号为目标I4在t3时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像C3，图像信号为目标I3在t3时间段曝光所得的数字信号；
(10)依次类推，最后在相机结束拍摄，ti-n-1结束时，即第i-n-1个行周期，TDI技术成像阵列通过FPGA模块输出图像Ai-n-1，图像信号为目标I3至Ii存储在缓存器中的数字信号；第一线阵通过FPGA模块输出图像Bi-n-1，图像信号为目标Ii-n在ti-n-1时间段曝光所得的数字信号；第二线阵通过FPGA模块输出图像Ci-n-1，图像信号为目标Ii-n-1在ti-n-1时间段曝光所得的数字信号。
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