一種基于ccd的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于(XD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展和安全意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)和控制的要求不斷提高，在設(shè)備檢測(cè)、安全監(jiān)控、自動(dòng)測(cè)量等工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，都需要有性能好、成本低、工作穩(wěn)定、應(yīng)用靈活方便的圖像采集和處理系統(tǒng)。而CCD圖像傳感器正是目前常用的圖像傳感器之一。
[0003]CCD是Charge Coupled Device的縮寫，是一種光電轉(zhuǎn)換式圖像傳感器。它利用光電轉(zhuǎn)換原理把圖像信息直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這樣便實(shí)現(xiàn)了非電量的電測(cè)量。同時(shí)它還具有體積小、重量輕、噪聲低、自掃描、工作速度快、測(cè)量精度高、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此受到人們的高度重視，在精密測(cè)量、非接觸無損檢測(cè)、文件掃描與航空遙感等領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要的作用。
[0004]20世紀(jì)70年代美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.Boyle,G.E.Smith發(fā)現(xiàn)了電荷通過半導(dǎo)體勢(shì)阱發(fā)生轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，提出了電荷藕合這一新概念和一維CCD器件模型，同時(shí)預(yù)言了 CCD器件在信號(hào)處理、信號(hào)儲(chǔ)存及圖像傳感中的應(yīng)用前景。近年來隨著半導(dǎo)體材料與技術(shù)的發(fā)展，尤其是集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，CCD圖像傳感器得到很大發(fā)展，性能迅速提高。同時(shí)CCD圖像傳感器的家族也在不斷壯大。在原有的可見光(XD、紅外(XD、微光(XD、紫外(XD和X射線CCD等各種CCD圖像傳感器的基礎(chǔ)之上，90年代以來又出現(xiàn)了幾種新的CCD圖像傳感器，例如:超級(jí)空穴堆積(XD、超高感度空穴堆積(XD、超級(jí)(XD和四色超級(jí)空穴堆積(XD。世界上CCD圖像傳感器主要由索尼、富士、夏普、柯達(dá)、松下和菲利浦六家公司所生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)CCD圖像傳感器的研制不夠迅速，尚未形成大規(guī)模的生產(chǎn)能力，與國(guó)際先進(jìn)水平還存在較大的差距。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種圖像采集和處理系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用高速硬件與虛擬靶面相結(jié)合的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了適用于高速?gòu)椡柚凶鴺?biāo)信息數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)。在數(shù)字信號(hào)處理中采用CPLD與DSP相結(jié)合，同時(shí)將計(jì)算被目標(biāo)遮擋的光敏元的數(shù)目用硬件電路實(shí)現(xiàn)，提高了處理速度，為實(shí)時(shí)處理節(jié)省了時(shí)間。本實(shí)用新型可靠性好，成本低、速度快，接口方便并易于擴(kuò)展，是一個(gè)高速實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)字信號(hào)處理模塊和與其相連接的DSP處理模塊，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊輸入端與時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊和兩個(gè)二值化模塊相連，所述時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊輸出端分別與兩個(gè)二值化模塊、兩個(gè)CCD數(shù)據(jù)采集模塊相連，所述兩個(gè)CCD數(shù)據(jù)采集模塊輸出端分別與兩個(gè)信號(hào)預(yù)處理模塊相連，所述兩個(gè)信號(hào)預(yù)處理模塊輸出端分別與兩個(gè)二值化模塊相連，所述DSP處理模塊輸出端與PC顯示模塊連接。
[0007]上述的一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述CCD數(shù)據(jù)采集模塊選用TCD1209D線陣CCD，CCD芯片內(nèi)部均集成驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路，無須另外設(shè)計(jì)外部驅(qū)動(dòng)電路。
[0008]上述的一種基于(XD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括前置放大、鉗位、交流放大和相關(guān)雙采樣電路。
[0009]上述的一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊采用MAX7000S系列EPM7128SLC84-15芯片作為實(shí)現(xiàn)時(shí)序電路的載體。
[0010]上述的一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP處理模塊選用TI公司2000系列DSP芯片TMS320LF2407A作為處理核心。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]本實(shí)用新型采用高速硬件與虛擬靶面相結(jié)合的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了適用于高速?gòu)椡柚凶鴺?biāo)信息數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)。在數(shù)字信號(hào)處理中采用CPLD與DSP相結(jié)合，同時(shí)將計(jì)算被目標(biāo)遮擋的光敏元的數(shù)目用硬件電路實(shí)現(xiàn)，提高了處理速度，為實(shí)時(shí)處理節(jié)省了時(shí)間。本實(shí)用新型可靠性好，成本低、速度快，接口方便并易于擴(kuò)展，是一個(gè)高速實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的(XD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二級(jí)采樣和保持電路電路原理圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的(XD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二值化電路電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)字信號(hào)處理模塊1和與其相連接的DSP處理模塊3，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊1輸入端與時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊4和兩個(gè)二值化模塊6相連，所述時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊4輸出端分別與兩個(gè)二值化模塊6、兩個(gè)CCD數(shù)據(jù)采集模塊2相連，所述兩個(gè)CCD數(shù)據(jù)采集模塊2輸出端分別與兩個(gè)信號(hào)預(yù)處理模塊5相連，所述兩個(gè)信號(hào)預(yù)處理模塊5輸出端分別與兩個(gè)二值化模塊6相連，所述DSP處理模塊3輸出端與PC顯示模塊8連接。
[0018]其中，C⑶數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊位于系統(tǒng)最前端，包括光學(xué)系統(tǒng)、C⑶芯片和自動(dòng)光圈控制電路。CCD芯片通過光電轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過程，輸出包括目標(biāo)和背景信息的視頻信號(hào)。設(shè)計(jì)時(shí)選用東芝公司T⑶1209D線陣(XD，(XD芯片內(nèi)部均集成驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路，無須另外設(shè)計(jì)外部驅(qū)動(dòng)電路，只需提供驅(qū)動(dòng)脈沖。內(nèi)部信號(hào)處理電路包括前置放大、采樣保持和鉗位電路，輸出信號(hào)為模擬量輸出。CCD是本系統(tǒng)的核心器件之一，其速度直接影響到系統(tǒng)的工作速度。T⑶1209D光敏元個(gè)數(shù)為2048個(gè)，尺寸為14um*14um，最高工作頻率為20MHz。在速度上完全能達(dá)到本系統(tǒng)的要求。
[0019]信號(hào)預(yù)處理電路模塊。該模塊包括前置放大、鉗位、交流放大和相關(guān)雙采樣電路，CCD數(shù)據(jù)采集模塊輸出的電信號(hào)通常很微弱，而且彈丸穿過靶面速度較高，當(dāng)彈丸穿越時(shí)間比CCD積分時(shí)間短時(shí)，目標(biāo)信號(hào)相對(duì)于天空背景信號(hào)的幅度要小很多，需要采用放大電路和鉗位電路來記錄目標(biāo)信號(hào)。CCD芯片內(nèi)部具有鉗位電路，就使得輸出信號(hào)的直流電平被強(qiáng)迫鉗位在大約3V左右，圖像信息電平隨著光強(qiáng)不同在0-3V之間變化，光強(qiáng)越弱信息電平越接近3V。如果把這樣微弱的信號(hào)經(jīng)直流放大，必