高速多通道CCD信号并行处理系统

为解决目前很多高速CCD（Charge Coupled Device）应用系统数据输出路数多,数据率高的问题,提出一种并行处理高速多通道CCD信号的系统架构,阐述了该系统的架构组成和实现方案,并对设计要点进行了分析。该系统采用FPGA（Filed Programmble Gate Array）,时分复用,LVDS（Low Voltage Differential Signal）和SCSI（Small Computer System Interface）存储等技术。研究结果表明,该设计具有较好的稳定性,灵活性和通用性等,并已成功应用于某8通道高速TDICCD（Time Delay Integration Charge Couple Device）成像系统的设计中,数据率高达1.28 Gbit/s。     

基于FPGA的高速CCD驱动电路的设计与实现

高速CCD驱动电路的设计是CCD相机在图像采集中成功应用的关键技术之一。以DALSA公司近年来推出的高性能CCD图像传感器IL-P3为例,在分析其驱动时序关系的基础上,结合FPGA和Verilog硬件描述语言,设计一个积分时间可调的高速CCD驱动电路,在quartusⅡ开发环境下进行功能仿真。选用ALTERA公司的cyclone器件EP1C12Q240C8作为硬件设计平台。仿真和实验表明,设计的驱动电路能满足驱动时序的要求。     

基于CCD相机的转台转动速度测量方法研究

针对传统测速方法不能满足高速高精度下测量的要求,在研究CCD （Charge Coupled Device）相机的工作原理及特点的基础上,实现一种以现场可编程逻辑器件（FPGA,Field Programmable Gate Array）为控制核心的转台转动速度测量系统。工作在外触发方式下的高帧频CCD通过Camera Link接口作为相机图像数据的输入,利用FPGA的高速并行特性完成了高帧频数字图像的采集、数据流的缓存控制,并且综合分析了自相关算法的原理和过程,给出了该算法完成测速系统的具体实现方法,最后得出的速度通过通信端口实时的发给上位机。经试验验证：利用高帧频CCD相机的测速方法可精确测量转台转动的速度,系统误差率低且稳定可靠。     

阴极直径100mm像增强器设计与研制

设计研制一种用于宽量程扫描相机的大工作面积、高空间分辨像增强器,实现对扫描相机大面积输出图像的增强,用以解决输出图像与CCD记录系统的直接耦合匹配问题,克服了采用光纤光锥或透镜耦合到小面积像增强器时光能利用率太低的问题.对像增强器样管的实验测试结果表明,像增强器输入面积直径大于100 mm,输出图像直径30 mm,放大倍率为0.33.中心空间分辨率达30 lp/mm,边缘空间分辨率达25 lp/mm,几何畸变不大于10%.试验结果与理论设计吻合良好,性能指标满足设计要求.     

抗晕光面阵CCD图像传感器及抗晕光方法的实现

为了解决面阵CCD(Charge-Coupled Device)图像传感器由于动态范围有限而在强光照射下发生晕光的问题,基于DL32面阵CCD图像传感器原有结构,通过增加像敏单元寻址电路和积分时间脉冲产生电路,使得所有像敏单元积分时间均可独立设定.利用DSPs(Dig-ital Signal Processor)TMS320C6713对面阵CCD图像传感器每个像敏单元输出的亮度值进行实时监测,通过地址及数据总线控制改进型面阵CCD图像传感器,缩小该像敏单元的光积分时间.经过MATLAB算法仿真,像敏单元晕光现象已彻底消除.     

消费者投诉：佳能相机拍摄照片出现横纹、曝光过度问题

2008年11月,安徽省消费者袁先生向本刊记者反映：他于2006年7月份购买的佳能Powershot A430相机,前几天在没有任何征兆的情况下出现了拍摄照片有横纹、曝光过度且呈暗紫色的现象,但是拍摄视频却没有问题。后来,袁先生在网上查询得知,这和佳能公司公布出现CCD质量问题（CCD,Charge Coupled Device电荷耦合器件的缩写,是一种半导体装置,能够把光学影像转化为数字信号）的相机故障是一样的,佳能厂家对这些CCD有质量问题的相机承诺不管是否在保修期内都可以免费更换。袁先生的这个佳能相机也出现了同样的CCD问题,但厂家售后却以已经超过质保期为由不提供免费更换。     

空间太阳望远镜星载偏振图像高速处理技术

空间太阳望远镜（SST）是我国独立发展的太阳磁场观测科学卫星；其主光学望远镜8个CCD以20MB／s的速率采集太阳偏振磁图；图像处理系统需要进行图像积分、CCD辐射劣化校正、目标的几何改正、Stokes参数计算和图像格式化等处理．SST在轨实时数据运算量达每秒数十亿次，我国现有星栽计算机系统的处理能力远远达不到SST的需求．针对这一问题，在系统处理任务分析的基础上，设计出了并行阵列处理的系统体系结构，并在单通道子系统样机的研制上，采用了FPGA加DSP的模块结构，在FPGA内设计了在线实时积分器，由DSP进行离线计算和格式化处理；还给出了DSP软件流程图；进行了系统仿真和原理样机的制作，经测试表明：该系统达到了SST的星栽高速数据处理要求．这种新型高速数据处理方法，可以广泛应用于我国未来航天的高速数据处理领域．     

行间转移CCD的时间延迟积分调光方法

针对航空航天相机工作时由于曝光时间导致的图像质量下降问题,提出了行间转移面阵CCD的时间延迟积分(TDI)调光方法。选择行间转移面阵CCD KAI-16000作为成像器件,设计并完成了成像系统,利用FP-GA控制行间转移面阵CCD的驱动信号模式,将普通电子快门调光方法与TDI调光方法相结合,完成实时调光。实验结果表明:该成像系统无需延长曝光时间,依靠改变TDI工作模式下积分级数,解决了由于曝光时间不足导致的图像质量下降问题,图像信噪比(SNR)从13.22dB增加到33.74dB。     

基于线阵CCD的二维成像系统研究

提出一种线阵CCD的成像系统的新方法,该方法的基本原理是采用模块化设计方案,由各个分立元器件搭建了CCD成像分析系统,对CCD探测器输出的模拟信号的幅值、偏压、增益、积分时间等关键参数进行控制和处理,最终得到量化后的图像数据。文章详细论述了系统结构、工作原理及FPGA硬件驱动设计,并对影响系统测试的主要问题来源进行了研究。     

高速CCD视频摄像机的设计与研究

针对大视场、高帧频、多目标电视测量系统,介绍了高速CCD视频摄像机的设计和研究。研究高速CCD视频信号的产生,给出相应的电路设计。建立并分析了信号变换模型。基于设计的信号变换电路,可把高速CCD视频摄像机和标准TV监视器、录像机联合起来使用,实现高速CCD视频信号的显示与记录,而不需要昂贵的辅助仪器。实验结果表明高速CCD视频摄像机的适用性。     

基于DM642视频采集系统的设计

为实现全数字化视频数据采集,设计了一种基于DM642数字信号处理器的视频采集系统。给出了视频输入输出接I：1电路、网络通讯接口电路及印刷电路板（PCB：Print Circuit Board）的设计,并基于DSP／BIOS（Digital Signal Process／Basic Input Output System）开发了系统驱动程序。该系统从CCD（Charge Coupled Device）摄像头采集图像数据送人SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）,用户可运用系统提供的API（Application Programming Interface）函数对数据进行处理,处理结果可以在PAL／NTSC（Phase Alternating Line／National Television System Committee）显示器上显示。测试结果表明,该系统性能稳定,为视频采集系统提供了一个良好的扩展平台。     

高速数字图像采集显示系统的设计与研究

为满足实时显示高速数字图像的需求,分析了CameraLink接口技术和VGA（VideoGraphicsArray）接口协议的标准。根据VGA接口具有多种显示模式,设计了以FPGA（FieldProgrammableGateArray）为核心处理器的数字图像采集显示方案。FPGA通过CameraLink接口采集图像数据,并对图像进行缓存处理,对FP-GA构造VGA接口的时序信号和控制视频D／A进行数字量的模拟化。实验证明,该系统实现了图像的实时显示。人机交互和采集后的图像可以进行长距离传输。     

自由空间光通信APT系统信标探测技术

在介绍了自由空间光通信和APT系统的工作原理的基础上,侧重对APT粗、精信标探测单元的分辨率、灵敏度和帧频等性能进行详细分析。粗信标探测单元具有较大视场和较低帧频,重点研究CCD相机的各种噪声、背景光和光学系统对于接收单元信噪比和捕获概率的影响;精跟踪接收单元具有较小的视场、高的检测精度和高帧频特性,重点考虑高帧频CCD相机和高速实时图像处理的具体实现方法,最后对光通信APT信标探测单元常用的两种方法进行性能分析并对应用范围进行归纳和综合。     

Design of operation parameters of a high speed TDI CCD line scan camera

This paper analyzes the operation parameters of the time delay and integration （TDI） line scan CCD camera, such as resolution, line rate, clock frequency, etc. and their mathematical relationship is deduced. By analyzing and calculating these parameters, the working clocks of the TDI CCD line scan camera are designed, which guarantees the synchronization of the line scan rate and the camera movement speed. The IL - E2 TDI CCD of DALSA Co. is used as the sensor of the camera in the paper. The working clock generator used for the TDI CCD sensor is realized by using the programmable logic device （PLD）. The experimental results show that the working clock generator circuit satisfies the requirement of high speed TDI CCD line scan camera.     

一种基于FPGA控制的新型CCD驱动电路设计

设计出一种新型的FPGA编程控制CCD驱动电路方法。通过仿真与实验结果表明,该方法能实现CCD的驱动时序、采样和信号输出。该方法采用VHDL语言,电路设计简单化、直观化、稳定性高,容易修改;采用PCI总线,电路能迅速完成采集和传输。该设计具有较好的性价比和抗噪声性能。     

核磁共振地下水探测系统信号源的研制

为模拟产生MRS（Magnetic Resonance Sounding）信号研制JLMRS地下水探测系统,设计了核磁共振信号源,模拟MRS信号,方便JLMRS地下水探测系统室内测试。针对实际MRS信号幅度小,频率分辨率高等特点,信号源硬件采用DDS（Direct Digital Synthesizer）技术,CPLD（Complex Programble Logic Device）编程实现相位累加器,Matlab计算产生模拟MRS波形数据,存入非易失性RAM（Random Access Memory）中,掉电后能保存数据,不用重复下载。信号源可任意改变模拟MRS信号参数,叠加不同信噪比的多种噪声。信号源已获得国家实用新型专利（200820072674.2）,并应用于JLMRS地下水探测系统的研制过程。测试结果表明,幅度误差小于0.02 V,频率分辨率可达1 Hz,输出稳定,重复性好,满足系统测试要求。     

高精度线阵CCD驱动与信号采集方法设计

利用C8051F单片机的高速特点和可编程计数器阵列(PCA)模块,结合适当外围电路完成电荷耦合装置(CCD)的驱动.同时,采用其自带的高速AD转换功能完成CCD的信号采集.实验测试结果表明:该方法稳定可行,且外围电路简单,驱动频率可调,有实际的使用价值.     

基于PDIUSBD12芯片的数据采集卡USB接口设计

以开发高速高精度测控系统为目标,研究了通用串行总线(USB)接口测控卡的设计问题.采用PDIUSBD12作为USB的接口芯片,以89C52作为微控制单元(MCU),完成了对USB接口通信的控制.最后利用美国国家仪器公司的虚拟仪器驱动软件生成驱动,实现了与上位机LabVIEW的通信.USB接口测控系统适用于高速高精度数据采集,同时也为便携式系统提供了方便、快捷和可靠的方案.