基于面阵CMOS图像传感器的2×2拼接系统视频电路设计

论述了以2K×2K面阵CMOS图像传感器LUPA4000为基础的2×2光学拼接系统视频电路的方案设计及具体软硬件设计.每块传感器具有独立焦平面电路和信号处理电路,系统采用编码与控制电路实现4块传感器同时曝光成像和积分时间同步设置,编码与控制电路将4块传感器的图像数据编码后通过一路Camera Link接口输出.实验成像结果表明,电路运行可靠,操作灵活,可扩展性强,能够得到很好的拼接图像.     

面阵CMOS图像传感器性能测试及图像处理

CMOS图像传感器具有驱动简单、单电源供电、集成度高、功耗低、抗辐射能力强等优点。但是在航天光学遥感领域,CMOS图像传感器应用还不普遍。在该领域亟需大规模、高读出速度、大动态范围的图像传感器,CMOS图像传感器LUPA4000正是这样一款高性能面阵图像传感器,因此,选择LUPA4000作为研究对象,对其缺陷像元、光响应非均匀性、信噪比等性能指标进行测试。测试结果表明存在缺陷像元数量多、光响应非均匀性较大、信噪比较低等问题。根据测试结果采用暗背景扣除、缺陷像元替换、非均匀校正三种方法进行图像处理。对每种方法单独处理和各种方法组合处理的处理效果从图像信噪比和成像图像质量两方面进行分析评估,结果表明:非均匀校正联合缺陷像元替换的处理方法处理效果最佳。     

基于CMOS图像传感器的高速小型化成像系统设计

基于LUPA1300-2型CMOS图像传感器设计了一套高速、高分辨率、小型化,低功耗的成像系统。以FPGA作为系统的时序控制程序开发平台,采用Verilog硬件描述语言设计了传感器驱动、数据处理、通信和数据传输等模块程序,并对各模块的功能与结构进行了分析和说明。基于本文提出的成像系统框架开发了硬件电路,然后对整个系统进行了成像实验。结果表明,该成像系统驱动时序合理,与计算机通信正常,数据传输准确,图像质量高,系统运行稳定。     

基于 FPGA 的图像目标提取系统设计

为了获取感兴趣区域的图像并减小图像传输压力,设计了一套基于FPGA结合SDRAM的图像目标提取系统。首先由FPGA驱动LUPA4000图像探测器工作输出图像,然后将整帧图像乒乓存入SDRAM中,同时将图像送入FPGA,应用目标提取算法获取感兴趣区域的坐标,最后结合坐标信息读取SDRAM中的目标图像进行存储与显示。实验结果表明,LUPA4000以15 f/s(帧/秒)输出图像时,系统能够完成对目标图像的提取。整个系统性能稳定可靠、实时性强,具有较好的通用性。     

基于CPLD的面阵CMOS图像传感器的驱动时序设计

在分析LUPA300型面阵CMOS图像传感器驱动时序关系的基础上,设计了此面阵CMOS图像传感器的驱动时序.选用CPLD器件作为硬件设计平台,试验VHDL语言对驱动时序进行了硬件描述,采用Quartus Ⅱ对所设计的驱动进行了功能仿真,并针对ALTERA公司的EPM1270T144C5进行了RTL级仿真及配置.系统测试结果表明,所设计的驱动时序可以满足面阵CMOS图像传感器LUPA300的各项驱动要求.     

光谱维编码中红外光谱成像系统的光学设计

基于双DMD提出了一种光谱维编码的中波红外光谱成像系统,利用空间维DMD完全补偿了光谱维编码DMD引起的像面倾斜。介绍了系统的组成和工作原理,设计了焦距为240 mm、F数为3的望远系统作为前置成像单元,采用双光路Offner光栅成像系统配合光谱维编码DMD同时实现了光线的色散、编码和合光等多个功能,设计了放大倍率为1的中继成像系统实现冷光阑匹配。通过整体优化设计实现了对双光路Offner光栅成像系统残余像差的补偿,设计结果表明,系统具有良好的空间成像和光谱性能,作用距离满足设计要求。     

基于CMOS图像传感器的多斜率积分模式

CMOS图像传感器由于器件本身的特点,相比CCD传感器,其动态范围较小。以CYPRESS公司生产的高性能CMOS图像传感器IBIS5-A-1300为研究对象,对其多斜率积分原理进行研究,提出了采用同步快门多斜率积分的方法来扩展CMOS图像传感器的动态范围。以FPGA+DSP为系统的硬件处理平台,给出了多斜率积分驱动时序的具体设计思路和方法,并在QuartusⅡ7.0环境下对所设计的驱动时序进行功能仿真。采用所设计的多斜率积分时序驱动,将CMOS图像传感器的动态范围由原来单斜率积分模式下的64 dB扩展到了90 dB。实验结果表明,采用多斜率积分模式可以实现动态范围扩展的要求。     

基于FPGA的CCD光积分时间大范围实时自调节系统

为了提高系统的自适应性、探测能力及测量精度,常常需要系统能根据待测光照强度自动实时大范围地调节电荷耦合器件(CCD)光积分时间.在分析了TCD1304AP型线阵CCD的特性、工作过程与驱动时序的基础上,设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)控制的CCD光积分时间大范围实时自适应调节系统.研究分析了光积分时间计算算法,选用EP1C20F400C8作为硬件载体,使用Verilog语言对算法及CCD驱动时序进行了硬件描述;采用QuartusII软件对设计进行编译、综合,并用Modelsim进行了前后仿真;用自然光与LED光源对整个设计进行了实际测试.测试结果表明系统光积分时间调节范围在10μs～10 s以上,最小调节时间精度为0.25 μs,完全可以满足光积分时间的大范围实时自动无极调节.     

一种用于磁传感器读出电路的双斜率ADC

基于集成片上双斜率ADC结构简单,适用于低频小信号的转换的特点.提出了一种适合于磁场传感器读出电路的可编程双斜率ADC,能够将磁传感器输出的低频模拟小信号转换为高精度的数字信号.针对不同的应用对于转换时间和转换精度的不同要求,可对ADC的精度进行编程配置,有利于提高电路的工作效率.ADC的积分器部分采用差分型开关电容结构以减小芯片面积,并且对积分方式进行了改进,通过叠加积分增加正积分的积分斜率来提高ADC的有效位数.仿真结果显示,ADC的有效位数为11.96bit,在3.3V工作电压下,功耗仅为1.55mW,满足磁传感器小信号读出电路的要求.     

基于最小熵DCFT的双基地SAR多普勒参数估计

多普勒参数估计是SAR成像技术研究中的一项关键技术,多普勒参数估计精度将直接影响机载双基地SAR系统成像质量,为了实现对感兴趣目标区域有效地成像,需要对回波信号的参数进行准确估计。本文提出基于最小熵的离散调频傅里叶法(DCFT),该方法基于线性调频信号,可同时估计多普勒质心和多普勒斜率,并用RD算法对双基地SAR仿真数据成像,通过仿真验证了该方法的性能。     

面阵CMOS图像传感器LUPA4000的驱动设计

介绍一种利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计CMOS图像传感器驱动的设计方法。阐述Cypress公司生产的LUPA4000这款面阵CMOS图像传感器的结构、原理和性能。在软件方面给出驱动电路的时序设计思路;在硬件方面给出设计其外围驱动电路的方法。实验表明该图像传感器工作稳定可靠,电路具有集成度高、抗干扰能力强等优点。     

CMOS图像传感器的多斜率积分线性恢复方法

针对CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器成像系统中普遍存在的动态范围小和响应线性度差的问题,提出了一种兼顾图像传感器动态范围及响应线性度的方法——多斜率积分线性恢复.该方法在固定复位电压值的多斜率积分基础上,通过测得传感器的分段响应临界值,得出分段响应与线性响应映射关系,根据该映射关系对实测图像数据进行线性恢复.通过采用具体成像系统,对比使用该方法前后的成像质量和直方图统计后得出:不同的分段积分参数对线性恢复的影响不同,在合适的参数下,该方法能够有效地提高CMOS图像传感器的动态范围及响应线性度.     

天基系统CMOS图像传感器成像距离研究

CMOS图像传感器以其集成度高、功耗低、抗辐射能力强和成本低等优势已经逐渐被应用到天基空间目标可见光监测系统中.作为系统成像能力和识别能力的重要指标,准确地分析和评估CMOS图像传感器的成像距离是天基系统设计的前提和基础.在对CMOS和CCD传感器进行对比的基础上,从信噪比的角度出发,以深空作为背景,根据光度学和辐射度学的基本原理,对基于CMOS图像传感器的天基空间目标监测系统的成像距离进行了详细分析和公式推导,并以STAR-1000CMOS图像传感器为例验证了理论模型和计算公式的正确性,最后对进一步提高CMOS图像传感器成像距离的方法进行了简要分析.     

基于CMOS和USB2.0的人脸检测系统

人脸检测是在图像中检测到人脸的位置,是当今科技领域攻关的热点技术.提出一种基于CMOS图像传感器和USB2.0的人脸检测系统.该系统利用CMOS图像传感器OV9620和USB2.0主控芯片CY7C68013设计高分辨率数字图像采集系统,由PC机采集图像数据,并对数据进行彩色恢复处理.在此基础上,完成视频图像中人脸的实时检测.文章阐述了该采集系统的软硬件结构设计和人脸检测的算法设计及实现.实验结果表明,该系统采集图像清晰稳定,传输速度为32.6Mbyte/s,图像处理速度为16 frame/s.实现了图像采集和人脸实时检测.