基于FPGA的高速彩色线阵CCD实时图像采集系统

文中设计了一款彩色线阵CCD实时图像采集系统,选用FPGA作为主控芯片。该系统完成了线阵CCD传感器、模数转换芯片的驱动、数据采集与转换。转换后的数据通过FPGA预处理后,由USB2.0传输至上位机实现图像实时成像。结果表明:设计的彩色线阵CCD实时图像采集系统能够满足工业应用要求,每行像素点达2 098个,行频可达9 000 fps。     

高帧率彩色线阵CCD实时成像系统的设计与分析

文中设计了一种满足工业需求的彩色线阵CCD实时成像系统。该系统实现对线阵CCD的驱动,控制专用的ADC采集芯片对CCD模拟信号进行采集。将采集到的数字信号由FPGA内部预处理后,通过USB2.0传输至上位机实现图像的拼接、显示与保存。最后,对线阵CCD静态图像噪声和动态成像特点进行了分析。研究结果表明:设计的线阵CCD图像采集系统,像素分辨率最大5 340,帧率可达6 250 fps,满足工业应用要求。CCD所选用的TDI模式,对于高速目标有更好的成像质量。     

角膜图像采集系统中的CCD驱动设计

针对角膜图像采集系统开发过程中的面阵CCD图像传感器驱动进行了设计。选用ICX424AL面阵CCD作为图像采集系统的图像传感器,分析了ICX424AL的驱动时序要求,介绍了高性能模拟前端处理芯片AD9949A内部主要电路模块的工作原理及相关电路的寄存器控制方法,实现了基于CPLD与AD9949A的ICX424AL驱动设计。最终测试结果显示,CCD可产生正确的模拟信号输出,将数字视频信号采集到计算机后,能够得到良好的图像采集效果。     

STM32嵌入式线阵CCD数据采集系统研究

采用STM32F103VET6作为主控芯片,在该芯片上移植μC/OS-Ⅱ和u CGUI操作及嵌入式图形系统,通过编程控制IO口产生线阵CCD驱动时序,同时采集转换处理CCD传感器的输出信号并显示在触控液晶显示器上,使用u Ve rs ion4进行系统软件开发,实现了一个驱动时序稳定、便捷高效的移动嵌入式线阵CCD图像采集系统。     

线阵CCD的高速信号采集与USB数据传输系统设计

介绍了一种用于线阵CCD高速位移传感器的信号采集与USB传输系统.系统以DSP为控制核心,采用高速AD转换器件AD9238和USB2.0接口控制芯片CY7C68013实现信号采集与高速数据传输的功能,给出了硬件电路和相关程序的设计方法.实验表明:在DSP的控制下,系统实现了CCD传感器信号的高速采集和实时传输.     

高性能分离式远程EMCCD成像系统研制

论述了基于一种1 024×1 024像素EMCCD图像传感器CCD201的高性能分离式远程成像系统设计方法。采用光纤通信技术,系统分为成像端与控制端,使系统可用于远程监测场合。利用CPLD器件产生CCD逻辑时序及视频同步处理控制时序,采用集成器件与分立器件相结合的方式实现EMCCD垂直驱动时序,获得视频信号;使用带有CDS功能的16位模数转换器对CCD视频信号进行数字化;数字化图像经由光纤发送到远程控制采集端。采用全双工通信,实现电子增益、放大倍数、温度等参数的远程控制。文中详细介绍了驱动电路、视频处理电路、数据远程交互单元与控制采集单元等关键组成部分的技术实现方法。设计的成像系统采用USB方式进行数据实时采集,能够连续获取16位数字图像数据,光动态范围大于70 d B,增益倍数最高能够大于0.1e-/ADU,控温精度达到±0.5℃。设计方法可应用于类似CCD成像系统的设计中,并使系统能够在微光成像及辐射场诊断中应用。     

高速线阵CCD驱动与数据采集系统设计北大核心CSCD

以TCD1708D为感光元件设计了高速线阵CCD驱动与数据采集系统。分析了CCD同步时序的要求,选用EP4CE10F17C8作为主控芯片,利用Verilog HDL语言设计CCD驱动信号,设计了驱动硬件电路驱动CCD得到准确的输出。分析了CCD输出信号特征,使用虚拟仪器技术完成了对CCD奇偶双路模拟输出信号的采集,以LabVIEW为平台开发了上位机软件,采用NI-DAQmx驱动程序控制PCI-6115,实现了高速线阵CCD数据采集,并且能够实时显示CCD波形、图像数据。实验结果表明采集的数据边缘特征清楚,该系统结合了FPGA和虚拟仪器技术的优势,驱动运行稳定,数据采集准确,程序可移植性强。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

线阵CCD输出特性测量系统设计

为了研究电荷耦合器件(CCD)图像传感器件的输出特性,以典型线阵TCD1209D为研究对象,FPGA为核心控制器件,构建线阵CCD输出特性测量系统。系统由CCD驱动模块、数据采集模块、存储模块和RS232数据传输模块构成。通过FPGA编程产生CCD的驱动信号,驱动CCD能够正常工作。经A/D芯片采集模拟信号后,经过处理后的数字信号缓存于FPGA中的FIFO中。由RS232串口传输模块将FIFO缓存器中的的数据传送至PC端。通过改变实验条件,由测量系统对CCD输出信号进行采集,由PC机获得的数据进行实验分析,从而实现了对CCD器件特性的测量。     

基于网络的线阵CCD信号采集系统的设计

针对现代数据采集领域的网络化趋势,设计出一种新型线阵CCD信号采集系统。采用FPGA为核心控制器,产生每个模块所需要的驱动时序。模拟前端处理器将采集到的CCD信号经过信号调理和A/D转换后,通过高速网络接口芯片W5300传送至PC机,PC机最终将采集到的CCD信号显示在接收软件上。不仅能够解决片上、专用的问题,而且使机器视觉技术结合网络技术,实现了高速、实时、网络化的信号采集系统。实践表明:该采集系统可以做到在任何有网络的地方都可以使用,有后期研究价值。     

基于CPLD的面阵CCD驱动时序发生器设计

CCD技术在图像传感和非接触测量领域发展前景广阔。CCD驱动时序的产生是其应用的关键。在分析Sony公司的ICX205AL型面阵CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了其驱动时序发生器。选用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为硬件设计平台,使用Verilog硬件描述语言对该驱动时序发生器进行了硬件描述。所设计的驱动时序发生器采用ispLEVER软件进行了功能仿真,并针对Lattice公司的可编程逻辑器件LC4256V-75T100I进行了硬件适配。实际测试表明,所设计的驱动时序发生器能够满足面阵CCD的驱动要求,实现了设计目的。     

Characterisation of a standard CCD video camera devoted to the design of an efficient particle image velocimetry instrument

A particle image velocimetry (PIV) instrument using a video frame grabbing system and two unsynchronised CCD video arrays was constructed. In the optical device, the two CCD are positioned at two perpendicular axes, with an image splitter located at their intersection and a single imaging lens in front of it. An optical characterisation of each CCD array and the imaging lens is needed to ensure that the field of view is similar for each vision system. Firstly, the experimental method of Cornu was used to deduce the basic optical parameters of the imaging lens. A simple video model was then performed to extract the unknown optical parameters of the device such as the angular field of view, the efficient dimensions of each CCD array and the transfer function from the CCD to the TV screen. An identification method based on global magnification measurements allowed the resolution of the micrometric stages needed for the spatial calibration step of the final instrument, to be deduced. Experimental tests have shown that the aberration in image formation was minimum with this configuration.     

激光共振电离质谱实验中的光束定位及合束装置

本文介绍了一种在激光共振电离质谱 ( LRIMS)实验中 ,用于定位和合成脉冲激光束的实用装置。在此装置中 ,采用同步式电荷耦合器件 ( CCD)相机对强激光散射光斑和弱背景进行不等时曝光来获取离子源内部图像。此方法解决了由于激光散射光斑和背景光强相差太远 ,从而使得采用视频 CCD相机无法同时获取两者图像的问题。同时 ,采用了一种新的四象限探测器对光束进行精确合束     

SAR光学处理器输出图像的实时处理装置

合成孔径雷达获得的图像是一种准全息图像。它通过光学相关器转换成可见光图像信息。本论文研究的内容是把这种光图像信息,在通用的监视器上实时显示的转换装置。它由光学系统、线阵CCD像机和帧存储实时显示系统三个部分组成。光学相关器输出的光图像信号通过光学系统成像在线阵CCD像敏元上,并转换成电信号,通过帧存储实时显示系统按照电视体制输出,在监视器上实时显示。图像的各种显示方式由单片机控制。     

光学图像的DSP压缩处理

光学CCD或者CMOS捕获的原始图像数据量过于庞大,若需将其用网络进行传输必然会占用较大的带宽,因此必须对其进行压缩。基于TI公司的多媒体DSP芯片DM642设计了图像的实时捕获系统,对捕获的图像采用AVS的帧内预测算法进行了压缩。通过对系统和算法的测试分析表明,系统对输入的模拟视频图像能达到较高的压缩比,压缩一幅图像的时间可达到16ms,满足了实时的要求。     

双通道激光主动探测系统

为了有效探测“猫眼”目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统.介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号.针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题.最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型“猫眼”目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证.实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上.该双通道激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性.     

基于相移和颜色分光的电子散斑干涉瞬态三维变形测量方法

提出了一种基于相移和颜色分光的电子散斑干涉(ESPI)瞬态三维变形测量方法,该方法包括一个彩色CCD和红绿蓝三种不同波长的激光器,可同时采集来自三路的散斑干涉图像。物体面内水平方向、竖直方向以及离面方向的散斑干涉图像信息通过颜色分光实现分离,并利用相移算法对散斑干涉条纹图进行分析处理,分别解调出水平、竖直及离面方向的变形场相位,实现三维变形场的测量。模拟及实验分析表明,此方法能同时实现物体面内水平方向、竖直方向以及离面方向的变形测量,可用于物体表面的三维瞬态变形测量,也可单独完成面内或离面的二维变形测量。     

基于CCD图像处理技术实现的表面应变实时测量系统

基于CCD图像处理技术实现的表面应变实时测量系统,由CCD数字摄像机完成对测量试件变形的动态采集,并利用视频采集卡及相关软件实现对图像信号的处理,最后实现对实验构件应变的实时测量,并注重于提高计算时间和计算精度,减少外界环境对实验结果的影响。     

Near-field optical microscopy with video signal processor to apply a CCD imaging device as a variable area photo-sensor for improving operability and spectrum mode imaging

We have developed a video signal processor for improving the operability and function of scanning near-field optical microscopy (SNOM). The video signal processor applies a CCD imaging device as a variable area photo-sensor in the SNOM unit instead of conventional photo-detectors. The signal processor converts the intensity of a selected area in video frames to a numerical value with a rate of 30 Hz. Consequently, the CCD imaging device can be used as a photo-detector of variable areas and positions for detecting a small area of a optical probe position. The need for a precise optical axis alignment is relaxed due to the large sensing area of the CCD device. Using the video signal processor, near-field optical and topographic images have been obtained by SNOM/AFM system simultaneously. By adding a spectrometer between the SNOM unit and the CCD device, the spectrum signal of selected wavelength ranges has been monitored by the video signal processor to provide an optical image.