高速TDICCD遥感相机成像采集与判读系统

为了适应TDICCD航天遥感相机向着高分辨率、宽视场方向发展,所带来的数据量巨大、像元时钟越来越高,设计了一套先通过降频方式、再选用双通道Cameralink图像采集卡来实现的高速TDICCD航天遥感相机成像采集与判读系统。针对TDICCD遥感相机输出图像的时序,采用先对两路图像数据分别进行降频,接着采用支持双BASE模式的Cameralink图像采集卡采集图像。最后在某遥感相机平台上进行了验证。本系统可实现对双路像元时钟140 MHz,行频14 kHz,位宽12 bit的图像进行连续、无丢失的采集、显示、存储,以及对图像进行全自动判读和计算多种指标。本系统工作稳定,准确高效,便携节能,适合外场实验。     

空间TDICCD相机的便携式图像检测设备

空间TDICCD相机的研发过程中多数图像检测设备采用基于采集卡、海量存储器、PC服务器的结构从而限制了其使用环境,不能适应所有的检测任务。对其检测原理、关键技术和实现进行了详细的讨论。进而提出了一种便携式的图像检测设备。该设备的物理尺寸为320 mm×250 mm×100 mm,采用锂电池供电方式最长可工作3 h,本设备功能完善适应了80%的空间TDICCD相机的图像检测任务。     

空间相机成像配置参数自动测试

为了实现对空间相机成像配置参数(积分级数、行转移时间、增益、偏置)的100%覆盖性测试,建立了空间相机成像配置参数自动测试判读系统。首先,介绍空间相机成像配置参数的基本组成及作用。接着给出空间相机成像配置参数自动测试判读系统的实现方法。最后利用该系统对某空间相机成像配置参数进行测试,并与传统测试方法相比较分析,说明了自动测试判读系统在测试覆盖性、测试效率、数据判读等方面的优势。实验结果表明:新的系统成像配置参数测试覆盖率达到100%;每条参数测试判读时间缩短至40 ms;测试效率是传统测试方法的600倍;实现了空间相机成像配置参数100%覆盖性测试和测试数据的自动判读。     

嵌入式DSP图像处理系统设计与实现

为了实时地检测视频图像点目标位置,设计了基于TMS320F2812DSP和Spartan3-SC3S400的实时图像处理系统。提出了嵌入式图像处理系统的总体方案及硬件结构,DSP与FPGA之间的接口关系及硬件设计原理图、该系统以DSP处理器为核心,由Camera link图像转换芯片,FPGA芯片,"看门狗"电路和通信接口构成。软件工作流程为外触发信号是7μs宽的低电压有效信号,当低电平有效时,相机开始积分成像,积分时间结束后,数据开始输出图像数据,系统以场有效信号为控制信号,在场信号有效时,FPGA进行基本的图像预处理工作,并将有效数据发送给DSP,由DSP完成目标的连通性分析,并将分析结果发送给控制系统。实验结果表明:在输入图像为1 024×1 024,12位工作频率为10f/s的情况下,DSP软件的处理时间为1.3ms左右,该方案设计简单,运行稳定可靠,具有广泛的应用前景。     

基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究

现有光伏电池板缺陷检测多采用电致发光激励以及面阵相机检测等方法,存在操作复杂、效率低等问题,为此开展基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究。首先,设计线阵InGaAs相机硬件框架与逻辑框架,以FPGA驱动线阵InGaAs相机完成数据采集与图像显示。通过固定模式噪声去除算法与直方图双向均衡算法,去除了缺陷图像中固定模式噪声,同时提升了图像的对比度和清晰度。最后通过搭建整体成像系统,通过光致发光成像对不同种类的光伏电池板的多种缺陷进行成像实验,检测精度达到0.2 mm/pixel。实验结果表明该系统可以完成对单晶硅与多晶硅光伏电池板中隐裂、黑斑、坏片、混档和脏污等缺陷的检测。     

基于FPGA的遥感相机多模式数传转接电路设计

为满足遥感相机视频处理电路的测试需求,研究并设计了一种遥感相机数传转接电路,对视频处理电路处理过的不同模式的图像数据进行格式转换,再通过Cameralink接口与上位机进行图像数据传输并实时成像,同时系统采用乒乓操作提高图像数据的传输速率。主要描述系统的主要组成和FPGA模块化设计的实现方法。以Xilinx公司XC2V型号FPGA为核心,采用VHDL语言实现图像数传转换的逻辑设计,利用RS232接口接收上位机指令实现不同模式图像信号的选择输出,对不同模式的图像信号进行格式转换。实际应用表明,本系统成像结果准确,具有较好的灵活性,能够满足多种遥感相机视频处理电路的测试需求。     

三线阵立体测绘相机高精度时间同步设计方法

为保证图像定位精度,三线阵立体测绘相机需要具有高精度的时间同步功能,研究了一种时间同步设计方法。以 GPS硬件秒脉冲信号做为时间基准,结合总线广播的整秒时刻信息以及相机内部计时器数据来记录成像时刻。详细描述了时间信息产生链路上各部分的设计,通过这种硬件和软件相结合的办法,解决了时间基准和时间精度的问题,实现了三线阵立体测绘相机与整星的高精度时间同步,为图像后期地面处理提供了有力的保障。经过实验验证,三线阵立体测绘相机的时间同步精度为优于15μs,满足图像测绘精度的要求。     

基于FPGA的相机图像转接测试系统设计

研究并设计了一种相机图像转接测试系统,将卫星相机视频电子系统输出的串行数传数据进行格式转换并成像,同时能够模拟相机管理控制器功能对相机电子系统中信息处理器进行遥测遥控。相机图像转接系统以 FPGA作为逻辑控制的核心,通过CamLink接口与上位机进行图像数据传输并实时成像,采用 RS232接口接收上位机指令模拟遥测遥控,文中详细介绍了系统组成和 FPGA模块化设计方法,并于硬件电路上进行验证。实测结果表明,以本文方法设计和实现的相机图像转接测试系统成像结果准确无误,能够完整模拟相机管理控制器的遥测遥控功能,实现了多种成像模式的切换,为相机系统研制有很大的促进作用。     

基于FPGA的遥感高速图像数传系统设计

研究并设计了一种高速图像数传系统,对视频电子系统处理过的图像数据进行格式转换,通过高速串行收发器Tlk2711接收视频处理器发送过来的串行LVDS图像数字信号,并将其转换为并行信号传给FPGA,再通过Camera Link接口与上位机进行图像数据传输并实时成像.同时模拟相机管理控制器实现对相机电子系统中信息处理器的遥测遥控功能,完成控制信号的解析.主要描述数传系统的组成及其FPGA核心模块化设计的实现方法.测试结果表明,本系统成像结果清晰准确,能够完成数据率为2.5 Gbps的点对点高速传输,系统数传速率达到6.72 Gbps.     

一种航空相机机载任务处理系统设计

航空相机安装在航空飞行器上,用于获取高质量的航拍图像。航空相机在机载环境下工作时,需要为像移补偿组件提供姿态和飞行参数使其工作,同时需要发出工作指令并监控航空相机返回的信息。为此提出了一套机载任务处理系统系统,采用高端工业计算机和多通道串行总线接口卡为硬件平台,设计了系统的人机交互软件,实现对机上惯导系统的飞行参数接收并接收人工输入的工作指令,使相机正常工作。对系统组成、模块的功能、总线数据收发信息的处理机制进行了描述。使用该系统控制某航空相机空中工作,所获取的图像清晰满足指标要求,这表明该系统工作正常,性能稳定。     

长线阵TDICCD空间相机像移匹配及MTF分析

长线阵TDI（time delay and integration）CCD空间相机通过机动成像可以获得更宽的地面幅宽,缩短重访周期。由于角度变换和地球曲率等因素,相机不同视场位置的像移速度和偏流角存在差异,TDICCD焦面越长,机动角度越大,差异越大。通过像移解析模型计算像面上各点像速矢量,定量分析空间相机在侧摆和俯仰成像时视场上各点像移速度和偏流角差异对调制传递函数（MTF）的影响,并以MTF为约束确定各工况下的像速匹配模式和参数指标。分析结果表明：侧摆成像时,以沿TDICCD积分方向上的MTF退化为主;俯仰成像时,垂直于TDICCD积分方向上的MTF退化较多。以某工程实例计算：以传函下降5%为约束,以最大侧摆角40°成像时,可采用32级积分级数。俯仰30°成像时,可用积分级数不能超过8级;俯仰10°成像时,积分级数不超过16级。     

TDI CCD相机大姿态角推扫成像行频精确匹配

针对大视场TDI CCD相机大姿态角推扫成像过程中像面上像点像速差异较大,行频匹配精度不高引起的相机传函下降等问题,提出一种可支持粗调和精调的高精度行频匹配方法。首先,阐述了大视场遥感相机像速场的主要特点及像速匹配的关键问题;其次,深入分析了大视场TDI CCD相机大角度侧摆和前后摆推扫成像的像速场特性;然后,根据像速场特性制定同速匹配模式和异速匹配模式,分析传函特性,确定各自模式的使用条件;最后,提出了一种可支持粗调和精调的高精度行频匹配方法,并分析已实现行频匹配方法的精度,最终满足给定行频匹配精度要求。实验结果表明：在积分级数为96级,粗调方法使行频精度达到0．999425,精调方法使行频精度达到0．999928,2种方法均能使相机传函MTF优于0．998,从而实现大视场TDI CCD相机在各种大姿态角推扫成像条件下高质量成像。     

航天遥感TDICCD相机星上振动实时检测

为了对航天遥感相机焦平面振动进行实时检测,提出了一种利用CMOS图像传感器和快速灰度投影算法的振动实时检测方案。首先,分析了航天遥感相机焦面振动检测系统要满足的条件,提出了一种在焦面空闲处安装CMOS图像传感器的结构来获取图像序列,然后对传统灰度投影算法进行了改进并利用该算法计算了图像序列间的振动量,最后,利用FPGA对算法进行了实现。理论分析和实验结果均表明,提出的方案能满足航天遥感相机对焦面振动检测的要求。     

便携式油井环境监测及气体检测系统设计

为了提高油井的安全生产水平和其环境的监控力度,提出了一种以STC12C5A60S2微控制器、NRF24L01无线通信模块和无线AV模块为核心的便携式油井环境监测及气体检测系统的设计。它利用STC12C5A60S2芯片的A／D转换功能和气体传感器来采集气体的浓度,用带云台的摄像机采集环境画面,通过NRF24L01无线发送模块和无线AV数据传输模块,将采集的浓度数据和环境画面传输到手持显示终端上进行显示。实验结果表明装置可以实时传回环境画面和准确的气体浓度,误差结果在允许范围内。该装置的使用,有利于确保检测人员的人身安全、检测效率及检测的精度,实用性强。     

基于图像识别技术的变电站防误操作系统的研制

研制了一种基于图像识别技术的变电站误操作系统.利用便携式图像捕获设备获取当前工作间隔标志牌的实时图像,并用于判断工作人员是否走错间隔.给出了该系统的整体结构和工作流程,详细介绍了采用Hough变换来检测标志牌边框,采用投影法进行标志牌字符分割以及利用神经网络法进行图像匹配技术的原理和实现方法.通过实验和现场测试验证了该...     

二代热像观瞄镜显示器／控制器的检测系统设计

在传统的方法中,对热像观瞄镜显示器／控制器的检测、调试、高低温试验和维修离不开热像头,由于被频繁开关机,严重影响其寿命,且其价格昂贵,大大增加了生产的成本和风险。因此,设计一套无热像头的热像观瞄镜显示器／控制器的检测系统是非常必要的。本文首先给出了系统设计的方案;然后依据此方案对系统的硬件电路进行了详细设计,对系统软件进行了设计和编写。最后,用该检测系统对热像观瞄镜显示器／控制器的功能进行了实际测试,测试结果验证了该系统达到了设计的目的。     

一种电能表可信生产贴片环节采集验证方法和系统

针对当前电能表电路板中元器件贴片异常现象,基于新型的计算机视觉技术、图像采集技术、识别技术、自动化控制技术,设计出了新型的电能表可信生产贴片环节采集验证方法和系统,对智能电能表PCB贴片信息进行采集、检测和异常判断。该研究将双六轴联动控制系统融入系统设计中,在空间范围内实现不同位置的电能表三维运动,利用CCD相机进行上下运动,在平面、侧面、三维等多角度扫描PCB贴片信息,对光源系统进行RGB三基色谐调智能调节,调整彩色CCD相机参数信息和运动控制系统定位信息,从而获取二元或者灰度水平光学成像图像,并利用标准模板库与电子元器件进行比对,通过大数据算法查询目标数据库,实现PCB贴片信息的判断。实验表明,所述研究的算法检测时间缩短了50%以上,正确率达到95%以上,大大提高了生产效率。     

高帧频DVI接口彩色CMOS数字相机系统设计

针对高帧频彩色CMOS图像传感器在机器视觉高速成像领域中的应用,本文介绍利用高性能可编程逻辑器件FPGA实现CMOS图像传感器MI-MV13的高速驱动时序的设计,并且在FPGA内部设计了高速FIFO缓存器和双口RAM来完成Bayer彩色阵列图像数据的实时同步转换输出RGB彩色分量。最终由2片专用DVI接口集成芯片SiI178实现了DVI-IDualLink模式的高帧频高分辨率彩色图像输出,DVI接口方便显示终端和高速存储设备链接。该相机系统具有集成度高、低功耗、接口通用紧凑、传输带宽高的优点。