CCD成像系统的模拟自校图形设计

目前航天遥感领域CCD自校图形都是数字式的,仅能在数字链路上检测FPGA逻辑模块和图像数据传输模块,而视频AD模块一直未能实现在轨检测。提出了一种驱动芯片+数模转换芯片的架构,搭建了易行可靠的电路,仿照CCD视频信号格式,并与CCD信号通过电容直接耦合到视频AD输入端。选用FPGA模块来产生与CCD像素时钟同频的逻辑信号,然后输出给驱动芯片EL7156。驱动芯片的低压输出取决于FPGA控制的数模转换芯片的模拟输出,高压输出不变,从而实现灰度变化。当CCD正常工作时,FPGA模块控制模拟自校图形输出为高阻状态,对CCD工作影响微乎其微。试验结果表明:模拟自校图形能与CCD视频信号互不干扰,并可与之分时送入视频AD模块,达到检测整个CCD成像系统工作状态的目的。该电路可检测多个视频AD模块,简单易行且占用很小的PCB空间,所选芯片具有航天应用可靠性。     

机载紫外DOAS成像光谱仪CCD成像电路的设计及实施

机载紫外DOAS成像光谱仪通过获取大气与地表的折射或散射的紫外光辐射,监测大气痕量气体的分布与变化,其电子学部件的重要组成部分为CCD成像电路。采用帧转移型面阵CCD-47-20为图像传感器,以现场可编辑门阵列（FPGA）为核心控制器的成像电路模块,设计并实现了一套完整的机载紫外光谱仪成像系统。CCD成像电路完成包括CCD驱动时序电路、CCD数据采集电路,接收CCD模拟图像信号产生数字图像信号,将数字图像信号通过差分芯片驱动以低压差分信号（LVDS）传输给机载通讯系统等功能。讨论了机载紫外成像光谱仪的设计过程,并重点讨论了CCD成像电路的设计过程。设计的机载紫外DOAS成像光谱仪系统成像分辨率为0.286。实验证明满足大气污染气体的观测需求。     

基于FPGA的嵌入式真彩色数字视频采集系统

针对目前嵌入式压缩视频采集系统的局限性,设计了一套基于FPGA的嵌入式真彩色数字视频采集系统.首先,使用AD9883A芯片对CCD相机的视频输出信号进行模数转换;然后,对行同步信号分频,以得到像素时钟信号;最后,通过FPGA设计的片内FIFO,把转换后的数字信号和同步信号输出到外围SDRAM中,进而完成视频数据的采集.相比于大部分使用bt656视频数据流格式的采集系统,设计的系统解决了24位真彩色RGB数据输入与输出之间的位宽和速率匹配问题,能完成更高质量的视频数据采集工作.实验结果表明,该系统满足设计工业需要,可以采集到更高质量的相机视频数据.     

基于FPGA的科学级CCD成像系统设计

针对天文、医学等领域科学成像需要,设计了一套基于FPGA的科学级CCD成像系统,并给出了设计中关键技术的解决方法。首先,FPGA提供CCD正常工作所需要的时序信号,驱动CCD输出模拟图像;再将模拟信号预放大、相关双采样、AD转化后输出给FPGA进行处理;最后,将图像信号在FPGA内部进行格式重组、添加图像信息等操作后输出给存储与显示单元。实验结果表明,获取的图像质量较好,不制冷时读出噪声仅6个电子,满足了科学成像的需要。整个系统性能稳定可靠、实时性强,具有较好的通用性。     

基于FPGA的高速长线阵CCD驱动电路

高速长线阵CCD相机主要用于航天推扫系统等高速图像数据的采集。本文以DALSA公司生产的IL-P4线阵CCD为例,研究了一种基于FPGA的高速线阵CCD驱动电路的设计方法,首先,分析了线阵CCD的基本结构和工作原理,并阐述了IL-P4驱动信号的时序要求。在ISE 13.4开发系统上,运用Verilog描述的分频器,设计了基于Xilinx公司的Spartan 3E平台的驱动电路。最后,采用ISIM软件进行仿真,并用示波器测试出FPGA输出的驱动脉冲。仿真和实验结果表明,FPGA输出结果完全符合IL-P4的高速驱动信号时序要求。本研究对长线阵高速CCD驱动电路的设计与实现具有较好的参考价值。     

TDI-CCD相机成像电路设计

本文首先介绍了TDI-CCD的原理与结构,然后围绕IL-E2 TDI-CCD详细介绍了我们设计的TDI-CCD成像电路。时序控制器基于FPGA实现,产生CCD成像系统的控制时序和设置各种成像参数;功率驱动电路将时序发生单元产生的单一逻辑电平转换为TDI-CCD所需的各种电平,并提供给TDI-CCD容性负载瞬态电流的驱动能力;级数选择部分采用模拟开关实现;针对CCD输出的视频信号特点,设计了低噪声放大预处理电路;信号处理采用了集成相关双采样、可编程增益控制、数字化偏置控制、嵌位、A/D转换等功能于一体的CCD视频处理专用集成芯片TDA8783。本设计实现了CCD成像系统的控制和处理,得到了高质量的图像。     

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。     

AD9822及其在面阵CCD系统中的应用

结合CCD成像器的特点介绍一种以AD9822＋FPGA为核心的CCD视频处理方案。详述了AD9822的内部结构和工作原理及其配置方法,重点针对CCD视频信号的特点讨论CDS技术的优越性。选用FPGA器件作为硬件设计载体,使用VHDL语言对AD9822进行初始化配置和驱动时序的设计。实验证明,AD9822能够满足CCD成像系统视频处理的要求,且性能可靠,使用灵活。     

电子倍增CCD驱动电路设计

提供了一种针对电子倍增CCD(EMCCD)驱动电路的设计方案。通过FPGA编程产生符合EMCCD时序要求的信号波形,采用EL7457高速MOSFET驱动芯片对FPGA输出信号进行电平转换以满足EMCCD驱动电压要求,并由分立的推挽放大电路驱动高电压信号,输出电压20~50 V可调,像素读出频率达5 MHz。实验结果表明,该驱动电路能够使EMCCD正常工作输出有效信号。     

气溶胶探测仪CCD成像系统的设计

设计了吸收性气溶胶探测仪CCD成像系统,该系统的硬件包括驱动时序电路、预处理和模拟前端电路、电源管理电路、FPGA主控单元,以及Camera Link通信电路等。提出一种带有反向转移的驱动时序来消除帧转移过程的残余电荷,并对该CCD成像系统性能进行测试验证。实验结果表明,该成像系统能稳定输出14 bit图像数据,帧频为1.8 frame/s,最短曝光时间为17.28 ms,非线性度误差为1.68%,当曝光饱和度为80%时,成像信噪比为54.36 dB,CCD可探测信号的动态范围为61.55 dB,可满足探测仪输出稳定、时间分辨率高、线性性能优、信噪比高、信号动态范围大的工作需求。     

应用于海洋观测的TDI-CCD驱动电路的设计

面阵CCD及线阵CCD不能胜任海洋目标观测的要求,选用具有高信噪比高灵敏度的时间延迟积分CCD(Time delay integration CCD, TDI-CCD)作为 探测器并实现其驱动电路。在图像采集过程中,TDI-CCD探测器使用两个读取端口输出。 该探测器驱动电路产 生TDI-CCD和A/D的驱动时序。CCD的模拟输出信号被A/D采样,转换成可被计算机识别 的数字信号。采用FPGA作为主控芯片,产生驱动时序,接收被A/D转换过的数字信号, 并发送图像至计算机。利用相关双采样(Correlated double sampling, CDS)技术滤除TDI-CCD模 拟输出信号的相关噪声,提高信号的信噪比。现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)代码在ISE14.7下进行仿真,实验表明,研制的TDI-CCD驱动电路能够产生CCD要求的驱动时序。     

基于PXIE总线的高速CCD数字图像采集系统设计

为实现高速电容耦合器件（CCD）数字图像采集传榆,提出一种基于PXIE总线和CameraLink协议的高速图像采集系统设计方案。设计了CameraLink硬件接口电路,实现了视频数据信号的接口设计、控制信号的接12设计、串行通信信号接口设计;同时采用Xilinx公司的Virtex-5LX50T型FPGA作为PXIE传输控制器,并对IP核进行了开发,减少了外围电路设计难度。创新性地运用直接内存访问的工作方式对PXIE传输速度进行优化。实验结果表明,PXIE配置为8通道时,读取数据速率达到1504MB／s,写入速率达到了1490MB／s,可以满足高速CCD数据的传输要求。     

高精度红外焦平面成像实时处理系统

介绍了一种实时红外焦平面成像处理系统的原理、结构及特点.系统采用FPGA DSP的结构,由DSP进行非均匀性校正等高层算法,而由FPGA完成系统的时序逻辑设计和图像增强等低层算法.给出了实验结果,验证了本系统能够满足实时红外焦平面成像系统的要求,具有高速、高精度、大容量及灵活性强等特点.     

基于多核DSP 的微光与红外图像彩色融合系统

针对微光与红外图像彩色融合实时性强、数据量大的特点,提出了一种基于多核DSP 的微光与红外双波段图像实时融合系统。选用Altera 公司带串行收发器的FPGA Cyclone IV 完成图像的采集、预处理和外围设备的控制,采用TI 公司最新的8 核高性能DSP TMS320C6678 完成图像融合。通过SRIO(Serial RapidIO)接口实现两者之间的数据传输,完成双波段图像融合和色彩传递,将彩色图像的颜色信息传递给融合图像。该系统可以实现有效的图像融合和色彩传递,适合双波段视频自然感彩色融合系统应用。     

视频图像捕获系统SRAM控制器的FPGA实现

介绍了视频图像捕获系统中用SRAM直接接收一帧数字图像信号的实现方案.图像数据采集频率可达13.5MHz,信号数据用FPGA芯片实现的SRAM控制器接收,然后直接存入到处理器的外部SRAM中.     

一种新的基于TMS320C6416平台下的相关跟踪算法

针对传统相关跟踪算法中存在的一些问题,在分析多种模板更新算法的基础上,提出一种基于直方图信息的模板更新策略,同时给出一种简单实用的轨迹预测方法来解决遮挡问题。为了解决算法复杂性及满足工程实时性,设计了以高性能的DSP芯片TMS320C6416为核心处理器。结合大规模可编程逻辑器件cPLD进行逻辑控制以及现场可编程门阵列FPGA对采集的视频数字图像做预处理的实时目标识别跟踪处理平台。实验结果证明该系统快速、稳定、鲁棒性强．     

基于数字TDI技术的紫外成像系统的设计

为了实现高灵敏度紫外探测,基于600×500元紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD) 图像传感器,创新性地运用软件开窗技术设计了一种基于数字时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)的 紫外成像系统。具体分析了成像系统的噪声来源以及TDI阶数M对成像系统信噪比的影响,并从理论上分析了 采用M阶数字TDI技术对成像系统信噪比的影响。然后详细介绍了在FPGA内部实现数字TDI算法的情况,并给 出了数据采集系统中的上位机交互流程。实验结果表明,基于数字TDI技术的紫外成像系统可以获得较 高的图像对比度和信噪比以及优良的成像质量。