CCD视频采集系统设计和实现

本文设计一种基于ARM7+FPGA的控制器系统,实现了激光模拟射击训练系统CCD视频采集功能,系统具有弹着点光斑实时显示、语音报靶、自动实现显隐靶控制、无线遥控和成绩管理等功能。靶机、控制器及其外围设备集成在一箱体中,可适用于部队全天候射击训练。

嵌入式CCD视频图像采集系统

在嵌入式设备中,利用 CCD 采集高分辨率、高质量的图像是实际工程应用的需要。为此,提出了一种 CCD 视频图像采集系统。它由 CCD 图像传感器、视频输入信号处理器 SAA7111A、MC9328MXL、帧/场存储体(SDRAM)以及 LCD 等组成,并采用双帧轮换存储方式。通过比较SOF(Start Of Frame)中断和 DMA(Direct Memory Access)传送结束中断,有效地解决了图像数据丢失的问题。嵌入式 CCD 视频图像采集系统具有体积小、灵活性高、可以实时(25 帧/s)有效地采集图像等特点。

CCD输出信号处理电路的研究

根据CCD输出视频信号的特点,对它进行处理时需要经过消除噪声、信号放大、模数转换等过程。使用集多种功能于一体的器件能够完成对视频信号的相关双采样、可编程放大、模数转换以及暗电平校正等功能。对该处理过程进行了详细的研究和分析,并将该芯片应用于面阵CCD相机系统中,使相机具有实时成像调节功能,得到了满意的数字图像。

TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中。为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。实验结果表明,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度是以往测量方法的1/10,其他视频响应性能的不确定度也仅为以往测量方法的1/5。该测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。

面阵CCD彩色视频图像实时采集系统的设计

为了实现用面阵CCD实时采集彩色视频图像,设计了一种彩色视频图像实时采集系统。在分析SONY面阵CCD器件ICX424AQ的结构参数和彩色视频图像采集原理的基础上,实现了CCD控制时序的产生和整个采集系统的时序控制逻辑。分析了CCD器件的主要噪声来源,采用相关双采样技术滤除了视频信号中的复位噪声和1/f等低频噪声,提高了系统的信噪比。由于采用的面阵CCD芯片表面覆盖有Bayer彩色滤波阵列(CFA),因此每个像素点只有一个颜色分量。为了获得全彩图像,采用一种改进的双线性插值算法来获得每个像素点上丢失的色度信息,较好地兼顾了插值效果和硬件实现复杂程度。该设计采用CCD逐行扫描工作方式,曝光时间为0.32ms时,所有像素信号可依次读出。整个系统采用FPGA作为核心控制器件,读取的CCD信号经过插值处理,实时地通过发送芯片SiI1162以DVI格式发送到TFT-LCD屏上显示。

TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中,为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够高、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。首先,增加TDI CCD视频信号的增益可调范围和视频AD的量化位数,尽可能高地提取出TDI CCD的噪声;其次,改变TDI CCD接收的辐照度,制定TDI CCD各项视频响应性能的检测方法;最后,提出TDI CCD各项视频响应的准确计算方法,确定测量不确定度。实验结果表明:和以前测量方法相比,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度减小了10倍,其他视频响应性能的不确定度也减小了5倍多,因此,现有测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。

间歇式高速电视CCD视频图像实时存储系统

针对间歇式高速电视系统中CCD数字图像需要实时无压缩存储的需求 ,提出一种基于SCSI磁盘阵列的视频图像实时采集存储方案 在磁盘存储速度可行性论证测试的基础上 ,利用软件技术实现图像数据硬盘实时存储 ,并将存入硬盘的数据流转换为BMP文件格式加以显示

CCD视频信号集成处理器的暗电平自动校正

在应用CCD视频信号集成处理器(视频处理器)的相机系统中,在目标亮度不变的情况下,当增益参数设置较大时,视频处理器的暗电平自动校正过程会导致CCD图像在开始阶段出现灰度值"渐变"和"突变"现象。以EXAR公司XRD98L59为例,对视频处理器内部结构和暗电平自动校正的工作过程进行分析,建立了暗电平自动校正过程的数学模型,通过实验确定了各项参数的值。根据模型计算结果,将相机系统准备时间调整为5s,解决了CCD图像在开始阶段灰度值"渐变"和"突变"的问题。

多通道CCD信号模拟器实现方法研究

卫星相机视频处理电路CCD芯片在测试过程中容易损坏且价格昂贵,为满足卫星相机视频处理电路的测试需求,研究并设计了一种多通道CCD信号模拟器,能够模拟最多16路线阵或面阵等多种类型的CCD信号。以Xilinx公司XC5V型号FPGA为核心,采用VHDL语言实现CCD信号发生的逻辑设计,利用RS232接口接收上位机指令实现不同种类CCD信号的选择输出。实际应用表明,该模拟器具有很好的通用性和灵活性,能够满足多种卫星相机视频处理电路的测试需求。

模拟混合视频处理电路单粒子效应测试系统设计

为开展模拟混合视频处理电路的单粒子效应研究,通过改变伪CCD信号源的输出信号,建立一款模拟混合视频处理电路的单粒子效应测试系统,实现该器件的单粒子闭锁、单粒子翻转与单粒子功能中断等单粒子效应的评估。通过在中科院近物所回旋加速器和中国原子能院串列加速器的试验测试,获取有效数据。试验结果表明该试验方法及测试系统可以有效评估器件的单粒子性能,为器件的加固设计提供有力数据支撑。

CCD摄像机在瞬变喷雾可视化中的应用

结合作者近年来在早稻田大学和上海交通大学的研究工作，介绍了高速ＣＣＤ 摄像机在柴油机喷雾测试中的应用。重点论述了利用红宝石激光器和ＣＣＤ（ 电荷耦合器件） 视频摄像机的特点实时采集瞬变燃油喷雾图像的技术，并讨论了其中的关键问题。

一种高速CCD视频实时存储方案的速度分析

为了满足高帧频、大面阵CCD数字视频实时存储要求,在分析数字视频的信号特点和SCSI系统数据传输过程的基础上,建立了缓冲并行预处理和SCSI直接存储阵列数据传输的理论模型。从理论和实验两个方面分析了SC SI总线速度和SCSI硬盘持续存储速率两个决定存储速率的主要因素,并且分析了数据分块大小,LBA(逻辑块地址)范围以及系统调度策略对SCSI硬盘阵列数据存储速度的影响。实验表明,通过选择合适的应用背景来减少总线冲突,可以满足100MB/s视频数据的存储要求。

TDA8783在CCD相机视频信号处理中的应用

首先,介绍了CCD器件的噪声,并讨论了CCD器件噪声处理技术;其次,分析了视频处理电路的工作原理和实现方法,并基于CCD信号处理芯片TDA8783对视频信号处理电路进行了详细设计,TDA8783内置了上述电路的功能模块,只要正确设计其工作驱动时序电路,就能完成上述电路的功能;最后,简单总结了视频处理电路中应注意的问题。

基于线阵CCD摄像机的交通信息采集和检测系统

系统采用成像控制和激光补光技术,使成像质量不受外界光线变化的影响,达到全天候工作和应用的要求。同时提出了一种检测车辆及其速度的算法,并将该算法应用到本系统中。实验结果表明,该系统可以全天候准确地检测出车辆及其速度。

基于CCD技术的玻璃测厚系统

针对传统厚度测量方法的弊端,研究了利用半导体激光和线阵电荷耦合元件(CCD)组成的在600℃高温条件下的一套非接触式、在线玻璃厚度检测系统。利用几何光学中光的反射和折射原理对玻璃进行非接触测量,选用TCD1501C线阵CCD作为图像传感器,设计了CCD视频信号处理电路。玻璃厚度测量的精度能达到0.01 mm(测量范围在2～20 mm)。

行间转移型面阵CCD成像系统设计

采用行间转移型面阵CCD KAI-1020作为图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制器,设计并实现了一个完整的成像系统。FPGA产生驱动时序、控制CCD上电顺序、调节曝光时间,并实现数据缓存。CCD模拟视频信号经过预处理,通过同轴电缆传输到CCD专用视频处理器进行相关双采样和模数转换,以10位像素深度输出到FPGA,数字视频信号经过差分芯片驱动以低压差分信号(LVDS)格式输出到数据采集卡。集成化视频处理电路提高了系统的信噪比,改善了成像质量。实验表明,CCD成像系统工作稳定可靠,像素读出时钟为10MHz时,帧频为10帧/s。设计的CCD成像系统性能好、可靠性高、实现周期短,具有很强的可扩展性。

CCD图像传感器及其视频信号处理电路的应用

首先对CCD的工作原理进行简单的介绍,然后对CCD输出的信号特性进行简要描述。最后介绍专用CCD信号处理芯片VSP2212在相机设计中的应用。

基于TDA8783的CCD视频信号处理技术

根据CCD输出视频信号的特点,分析并设计了CCD相机视频信号处理方案;使用集成了相关双采样电路(CDS)、增益控制电路(AGC)、箝位电路、模数转换器(ADC)等功能的CCD信号处理芯片TDA8783对视频信号处理电路进行了详细设计,对该处理过程进行了详细的研究和分析。最后,简单总结了视频处理电路中应注意的问题。

基于单CCD摄影的泡状流近焦深度内微气泡的识别

鉴于泡状流气泡各点衍射的差异和它的点扩散函数沿进深方向的随机性以及点扩散函数与进深的映射关系的不可能标定等使得单CCD摄影的泡状流气泡的数密度难以确定,据此提出了从足够长时间的泡状流气泡视频中获得流过焦平面的各气泡灰度标准差,并依据它和通过实验所得的200μm近焦深度范围内各静止气泡最小灰度标准差与最大灰度标准差之比来确定200μm近焦深度范围内的泡状流气泡的数目。通过对已知不同进深位置的静止气泡样本的误差评估显示本文方法相对误差大于5%的概率仅占20%,因而能有效地预测单CCD泡状流气泡的数密度。

CCD视频幅值调节器的设计及目标精确定位算法

针对具有不同亮度的点目标或某点目标亮度不断变化的情形,设计了线阵CCD视频幅值调节器反馈系统。应用固定双阈值法进行边界检测并利用灰度重心法进行像元细分,以实现对点目标的精确定位。CCD视频幅值调节器控制系统通过对光积分时间和程控增益的定量数控调节,使每线视频信号的光点图像目标的尖峰灰度幅值保持恒定,显著降低了对光源和光路的设计难度和成本。固定双阈值边界检测定位法可以截取品质很好的对称边缘,避免了光点尖部不规则对定位结果的影响。与传统的二值化方法相比,该系统不需要额外的二值化参考电平硬件电路,系统简单可靠,算法优越,可以实现<1/10 pixel的细分效果,定位结果保留小数点后2位有效数字,在工程应用上实现了对光点的精确定位,其2变量无级调光数控系统方案可为多变量摄像调光系统的设计提供重要参考。