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新型數(shù)字CCD相機(jī)及其圖像數(shù)據(jù)傳輸卡設(shè)計

時間:2023-05-01 11:32:56 電子通信論文 我要投稿
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新型數(shù)字CCD相機(jī)及其圖像數(shù)據(jù)傳輸卡設(shè)計

摘要:以DALSA 公司的CA-D7-1024T數(shù)字CCD相機(jī)為例,詳細(xì)討論了數(shù)字CCD相機(jī)的接口信號及其時序關(guān)系;研究了數(shù)字CCD相機(jī)圖像傳輸卡的關(guān)鍵技術(shù),介紹了傳輸卡的電路原理及各部分的實(shí)現(xiàn)方法。

    關(guān)鍵詞:CCD相機(jī) FGPA 圖像數(shù)據(jù)傳輸卡 PCI總線

新型數(shù)字CCD相機(jī)及其圖像數(shù)據(jù)傳輸卡設(shè)計

隨著CCD技術(shù)的發(fā)展,頻率高、數(shù)字化的新型CCD相機(jī)不斷出現(xiàn)。CCD相機(jī)輸出的數(shù)字化,簡化了相機(jī)與傳輸采集系統(tǒng)的接口設(shè)計,使數(shù)字CCD相機(jī)正越來越多地成為實(shí)時PCI控制、數(shù)據(jù)采集、圖形圖像處理、遙感遙測等系統(tǒng)中的探測器。這種CCD相機(jī)多采用幀轉(zhuǎn)移型體系結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換速度快,量化精度、量子效率高。準(zhǔn)確理解相機(jī)的接口信號及其時序關(guān)系,掌握其圖像數(shù)據(jù)傳輸卡的原理及實(shí)現(xiàn)方法,可大大拓寬數(shù)字CCD相機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,提高應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性。

1 數(shù)字CCD相機(jī)及其接口技術(shù)

在本系統(tǒng)中使用DALSA公司生產(chǎn)的CA-D7-1024T數(shù)字CCD相機(jī)。該相機(jī)是一種幀轉(zhuǎn)移型的CCD相機(jī),相機(jī)的空間分辨力為1024×1024像元,單像元尺寸為12μm×12μm,100%填充因子。在相機(jī)內(nèi)部采用了相關(guān)雙采樣(CDS)、垂直反暈(VAB)等技術(shù),大大提高了相機(jī)的成像品質(zhì)。相機(jī)輸出經(jīng)過采樣、量化的數(shù)據(jù),量化精度為12位,最大幀頻為8.4Hz,電子快門。相機(jī)內(nèi)部由CCD圖像傳感器、驅(qū)動器、定時器、A/D轉(zhuǎn)換等模塊組成。其接口信號分為兩類:用戶總線接口信號和數(shù)據(jù)總線接口信號。

    用戶總線接口信號包括:

·EXSYNC?觸發(fā)幀讀出信號,是必備信號。當(dāng)EXSYNC固定接低電平時,相機(jī)以最大幀速率輸出圖像數(shù)據(jù);當(dāng)EXSYNC正負(fù)交替時,它的下降沿觸發(fā)幀讀出。

·PRIN?像元復(fù)位信號,為可選信號。在兩次EXSYNC有效之間復(fù)位像元(給積累電荷的電容放電),從而縮短有效曝光時間。PRIN低有效,在其上升沿開始有效曝光。如果PRIN固定接高電平,積分時間最大;如果PRIN被固定接低電平,探測器收集不到任何圖像信息。

·BIN?像元合并信號,也是可選信號,可以控制像元合并。像元合并后會降低相機(jī)的空間分辨率,但會增強(qiáng)探測器對光的敏感性。BIN信號高有效,不用時將其接為低電平。

以上信號均由應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生,送給相機(jī),為應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)定相機(jī)的工作模式提供了手段。

數(shù)據(jù)總線接口信號為相機(jī)輸出信號,包括:

·DATA0~11?12位數(shù)據(jù)總線。DATA0~11是相機(jī)輸出的、分別對應(yīng)目標(biāo)某個像元灰度的12位圖像數(shù)據(jù)。

·STROBE?像元時鐘信號。STROBE是圖像數(shù)據(jù)的像元時鐘。它的頻率與數(shù)據(jù)速率相同,即使數(shù)據(jù)無效,STROBE仍然連續(xù)交變。為了獲得有效的圖像數(shù)據(jù),傳輸卡應(yīng)在FVAL和LVAL為高電平時,在STROBE的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。

·FVAL?幀同步信號。FVAL高電平表明相機(jī)正輸出一幀

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