基于FPGA的大面阵CCD高帧频驱动电路设计

介绍了Dalsa公司的33M像素大面阵CCD的内部结构,着重分析了该款CCD的驱动时序.针对大面阵CCD图像传感器帧频较低的缺点,设计了基于现场可编程逻辑门阵列的驱动电路.改进了CCD芯片的偏置电压电路,提出了4 路同时输出以提高帧频的电路设计方法,最高帧频可达2.7帧/s ,相比单端输出时的0.7帧/s提高了约4倍.选用FPGA作为核心器件,使用VHDL语言设计驱动时序,在ISE和Modelsim环境下对所设计的驱动时序发生器进行仿真实验.实验结果表明,所设计的驱动电路能够满足大面阵CCD高帧频应用.     

基于FPGA的全帧型面阵CCD航空相机像移补偿

通过对全帧型面阵CCD像移补偿时序的分析,利用FPGA作为像移补偿时序发生器,设计了其驱动系统。以全帧型面阵CCD芯片FTF4052M为例,给出了利用FPGA作为像移补偿时序发生器的设计方法,并完成了像移补偿时序电路的软件仿真及其硬件电路测试,在实际CCD成像中验证了像移补偿效果。实验证明该方法能够实现全帧型CCD相机的像移补偿。     

通用的全帧型面阵CCD时序发生器设计方法

介绍了面阵CCD485的内部结构、工作模式,并给出了其基本驱动电路设计。然后通过对面CCD485驱动时序图的分析,分析了全帧型大面阵CCD 的正常工作、快速擦除、图像窗口输出和像元合并的驱动时序,提出了一种基于时序细分和有限状态机的通用型全帧型面阵CCD驱动时序发生器设计方法。该方法通过对CCD 驱动时序进行分组,将每一组时序的波形划分为若干个基本输出状态,这样CCD 各个工作阶段所需的驱动时序都可以由各基本状态组合出来,使用摩尔型有限状态机来描述,将时序驱动器进行了模块化设计。给出了各个模块的具体设计,使时序发生器的设计过程更加简单,最后采用Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA-XC2VP20、ISE软件平台,设计了CCD驱动时序发生器,并进行了波形仿真分析。输出信号完全满足485芯片的驱动时序要求,证明了该设计方法的有效性。     

高分辨率全帧CCD高速驱动设计

目前采用高分辨率全帧CCD作为图像传感器的航空遥感相机输出帧频低、驱动设计灵活性低,应用受到限制.为提高全帧CCD相机应用水平,通过FTF5066M驱动电路结构和时序关系分析,采用分离器件设计了全帧CCD的稳压变换电路、偏置电压电路和水平垂直驱动电路.利用FPGA设计了四通道高速并行输出的时序脉冲产生电路,克服了传统单通道输出方法的速度限制.试验中,该驱动电路利用MVC3000F镜头成功采集到高速图像.实验表明,本驱动设计配置灵活,输出帧频从0.7fps提高到2.16fps,充分满足了航空遥感相机的高帧频要求.     

高分辨率大面阵CCD相机高帧频设计及其非均匀性的校正

目前采用高分辨率全帧面阵CCD FTF5066M 作图像传感器的航拍相机帧频一般不超过1 fps,为了满足高帧频应用,文中首先介绍了全帧型面阵CCDFTF5066M 的基本驱动电路,并对其进行了改进,利用CCD 4个输出放大器进行同时输出,使最高帧频达到了3.4 fps,介绍了4 路输出时CCD驱动时序、前端处理电路、直流偏置电路、接口电路等的设计,改进后的驱动电路能满足多种航拍相机的应用要求。然后对全帧型面阵CCDFTF5066M 的非均匀性进行了分析,并建立了一种响应非均匀性检测系统。利用该系统分别对面阵CCD5066M 的4 个象限之间的非均匀性和每个像元之间的非均匀性进行了检测。在CCD 响应度为线性的基础上,提出了两点校正算法并对非均匀性进行校正。通过校正4 个象限响应灵敏度的标准偏差降低到原来的1/13。通过对鉴别率板的重新拍摄,可以看出面阵CCD 的非均匀性得到了明显的改善。     

CCD相机系统中驱动电路的设计

目前,线阵CCD图像传感器的种类很多,驱动时序的产生方法也是多种多样.CCD时序驱动电路的设计是CCD应用的关键,只有设计出符合要求的驱动时序,CCD器件才能稳定可靠的工作.常用的驱动方法存在某些缺点.在详细了解线阵CCD器件μPD795,分析其驱动时序与电路逻辑后,没有使用常规方法,而是使用CPLD进行功能的实现.该方法采用CPLD产生驱动,按要求写好VHDL代码产生可执行文件,通过JTAG接口下载到可编程器件中.实验结果表明该电路稳定可靠,在线阵CCD驱动电路中具有一定的代表性.     

基于CPLD的面阵CCD图像传感器驱动时序发生器设计

在分析FTT1010-M型面阵CCD图像传感器驱动时序关系的基础上,设计了可调曝光时间的面阵CCD图像传感器驱动时序发生器.选用CPLD器件作为硬件设计平台,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述.采用Quartus II对所设计的驱动时序发生器进行了功能仿真,并针对ALTERA公司的EPM7160SLC84-10进行了RTL级仿真及配置.系统测试结果表明,所设计的驱动时序发生器不仅可以满足面阵CCD图像传感器的驱动要求,而且还能够调节其曝光时间.     

基于FPGA的线阵CCD驱动时序及模拟信号处理的设计

为保证线阵CCD在图像测量中正常、稳定工作,必须设计出适合其工作的时序驱动电路.在分析TCD1501D线阵CCD驱动时序关系的基础上,通过分析CCD输出的图像信号[1],给出了内、外相关双采样的时序控制.最后,利用quartus7.2软件平台结合VHDL语言进行开发,对所需驱动脉冲进行仿真设计.仿真结果表明,该驱动电路简单、功耗小、成本低、抗干扰能力强,适用于设备小型化的要求.     

小型面阵航空相机系统的像移补偿

设计了一种小型面阵航空相机系统.该系统采用大面阵CMOS图像传感器作为成像器件,通过反射镜扫描进行像移补偿的方法,实现无人机飞行状态时清晰地数字成像.实验室前向像移补偿实验结果表明,该系统对于前向像移进行了较好的补偿,达到指标要求,成像清晰.     

基于FPGA的线阵型CCD驱动电路设计

CCD驱动电路的设计是实现CCD各种设计功能的关键性因素,只有对其驱动信号设计的严格把关,才会进一步保证CCD器件后续工作的开展。分析线阵CCD器件TCD1703C的驱动时序要求,采用QuartusⅡ软件,选用Verilog HDL语言设计了各路驱动时序信号。将程序设计下载到FPGA器件中,通过逻辑分析仪对输出信号进行了波形监测,验证了线阵CCD的驱动时序设计的可行性。将产生的驱动时序信号接入CCD器件,不同光照入射的条件下,CCD在驱动信号的驱动下,正常工作并输出了相应的视频信号。     

改进的航空全帧型面阵CCD相机电子式像移补偿方法

目前基于TDI 方式的电子像移补偿方法中曝光期间电荷包以行为步长进行转移,使电荷包移动和像移之间存在较大的非同步效应,降低了补偿效果。为了提高像移补偿效果,首先分析了目前基于TDI 方式的电子像移补偿方法中电荷包移动的离散性对补偿效果的影响,提出了一种改进的电子像移补偿方法,从而可以大大减小电荷包和像移之间存在的非同步效应,对比两种方法调制度,从理论上证明了其对补偿效果的提高作用。给出了改进式的电子式像移补偿方法的驱动时序图,通过室内模拟不同像移补偿实验进行了两种方法的验证,分别比较采用两种像移补偿方法图像的清晰度。结果表明,改进式电子像移补偿法图像调制度平均值47/96大于传统像移补偿法图像调制度平均值1/3,改进式像移补偿法图像清晰度平均值为0.550 2大于传统像移补偿法图像清晰度平均值0.475 3。可以看出,改进式的像移补偿方法相对于传统TDI像移补偿方法,效果明显改善。     

TFT-LCD驱动控制电路芯片研究

研制成功一款彩屏手机用262144色132RGB×176-dot分辨率TFT-LCD单片集成驱动控制电路芯片,提出了基于低/中/高混合电压工艺、数模混合信号VLSI显示驱动芯片的设计及其验证方法,开发了SRAM访问时序冲突解决电路、二级输出驱动电路和动态负载补偿输出缓冲电路等新型电路结构,有效减小了电路的功耗和面积,抑制了回馈电压的影响,提高了液晶显示画面质量。采用0.25μm混合电压CMOS工艺实现的工程样片一次性流片成功,整个芯片的静态功耗约为5mW,输出灰度电压的安定时间小于30μs,芯片性能指标均达到设计要求。     

基于CPLD的面阵CCD驱动电路设计

在透射电子显微镜相机的研制中,针对SONY行间转移面阵CCD ICX285AL图像传感器,设计了一款基于CPLD的面阵CCD驱动电路。以Altera公司的CPLD芯片EPM570T100作为时序发生器产生CCD驱动信号和相关双采样控制信号,并搭建了驱动器电路和直流偏压电路。在QuartusⅡ13.1开发环境下利用Verilog HDL语言编程,并利用Model Sim SE 10.1进行仿真测试。实验结果表明,以CPLD为核心的驱动电路能够产生符合CCD要求的驱动脉冲和偏置电压,可稳定地输出CCD视频信号。     

基于自适应补偿的电子稳像方法

基于车载的光电系统在采集图像的过程中,载车的随机振动会导致视频序列发生抖动,需要通过稳像技术来消除。为解决传统电子稳像方法中存在帧间跳变、机械性选择参考帧,以及边缘信息丢失的问题,提出了一种基于自适应补偿的电子稳像方法。首先,自适应地更新参考帧,后续帧与更新的参考帧进行特征点的提取和匹配,并通过参数迭代方法求解相对于第1帧的全局运动参数;然后,区分不同的全局运动参数:旋转角度、水平、垂直方向的偏移量,并通过运动滤波从全局运动参数中分离出扫描运动,补偿随机抖动;最后,采用后向映射方式实现运动补偿,并运用图像镶嵌,即利用参考基准帧的信息对校正后图像的边缘信息进行补偿。实验结果表明:稳像后视频序列有很好的视觉稳定效果,且提高了峰值信噪比(PSNR)和帧间变换保真度(ITF)。本文的方法具有很好的鲁棒性,在不同的视频场景下都可以实现稳像,可以满足稳像的精度要求。     

FPGA控制下面阵CCD时序发生器设计及硬件实现

在分析Sony公司ICX098BQ面阵CCD图像传感器驱动时序的基础上,对可调节曝光时间的CCD时序发生器及其硬件电路进行设计.选用FPGA器件作为硬件设计平台,使用VHDL语言对时序关系进行了硬件描述,采用QuARTUSⅡ8.0对所设计的时序发生器进行了功能仿真,并以Altera公司的可编程逻辑器件为核心进行硬件适配...     

基于光流法的多分辨率电子稳像算法

针对动载体摄像系统中视频序列受载体姿态运动及抖动的干扰而出现的不稳定现象,提出一种基于光流算法的多分辨率电子稳像算法。首先,通过划定有效的运动估算区域取代对整帧图像的计算以降低计算量;然后,利用基于光流算法的多分辨率分层运动估计快速并精确地计算出包含平移、旋转以及缩放运动的相邻帧间仿射变换参数;最后,采用固定帧补偿算法,利用求得的仿射变换参数,对图像进行运动补偿,消除或减轻图像序列帧间的随机抖动,达到稳像的目的。实验结果表明,针对包含运动目标的动态场景,该算法可以精确地检测出视频序列帧间平移、旋转以及缩放等复杂的抖动,水平和垂直方向的稳像精确度小于1pixel,保证视频序列的稳定输出,可应用于目标跟踪系统中。