目前,图像传感器被广泛应用于民用和军事等重要领域。随着图像传感器集成制造工艺技术的迅猛发展,图像传感器的像素单元尺寸以及像素单元间的距离也变得越来越小,像素串扰现象的发生几率也大幅提升。像素串扰的存在,会降低图像传感器成像系统中输出图片的质量,因此对串扰的机理、测量以及补偿算法等方面的研究具有重要意义。目前国内外关于解决图像传感器像素串扰问题的研究主要集中在如下两个方面:一是通过对器件结构和材料等方面的改进将串扰降低到一个合理水平;二是通过在图像处理过程中加入串扰补偿算法以补偿串扰噪声。本论文通过对串扰的整体描述、测量、建模等,提出基于电势阱串扰特性的算法补偿方法。本论文介绍了国内外图像传感器像素串扰的研究进展,阐述了 CCD图像传感器的基本工作原理和MOS电容器的基本结构。基于半导体工作原理和像素势阱模型,分析了图像传感器像素串扰的来源、机理以及扩散模型。设计了图像传感器像素串扰的测试系统方案,即在像素阵相邻像素曝光量的不同组合条件下,采集串扰数据。实现了图像传感器相邻像素阵内各个像素曝光强度不同组合情况下,像素间串扰特性测量方法。通过计算机仿真不同参数条件下的串扰扩散模型,利用仿真输出串扰数据,得到串扰系数的曲线关系。提出了基于相邻像素势阱势差的线阵图像传感器“一”字模型和面阵图像传感器“十”字模型两种类型的图像传感器算法补偿模型,利用矩阵方程将图像传感器当前灰度值与理想灰度值相联系,通过矩阵反演得到图像传感器串扰补偿后的像素理论灰度值。利用不同曝光条件下的仿真串扰数据验证串扰补偿算法模型,结果表明,中心像素单元可以将其串扰到相邻位置单元的串扰分量进行补偿,对比中心像素单元补偿后的串扰灰度分量与其理论灰度值的差值在2-8之间,相邻位置像素单元补偿后的串扰灰度分量抑制在0-3之间,串扰区域基本得到有效抑制。