然使直流放大器輸出飽和，淹沒了有效圖像信息，因此要采用交流放大，以利于后繼電路處理。
[0020]放大后的信號中，包含著許多噪聲分量，如復(fù)位噪聲、隨機噪聲及散粒噪聲等，導(dǎo)致CCD輸出信號有較大失真。為了獲得高質(zhì)量的視頻信號，通過相關(guān)雙采樣實時準(zhǔn)確地采集各個像元的復(fù)位和信號電平并差分放大來消除噪聲干擾，完成目標(biāo)信號的提取。電路采用2級采樣和保持電路:一級用來采集復(fù)位電平，即在復(fù)位脈沖過去之后到信號電荷到來前的某一時刻的電平；另一級用來采集像元信號電平，即在水平時鐘串?dāng)_后到信號電荷到來前的某一時刻的電平；然后將2次采集的電平進(jìn)行差分比較，得到實際的信號電平，同時使與采樣信號相關(guān)的噪聲得以濾除，電路如圖2所示。
[0021]時序電路。電路用于產(chǎn)生CCD和采樣所需的驅(qū)動信號、數(shù)字信號處理模塊所需的同步和清零信號及系統(tǒng)的同步信號。本實施例采用MAX7000S系列EPM7128SLC84-15芯片作為實現(xiàn)時序電路的載體。其內(nèi)部集成了 2500個可用邏輯門、128個宏單元、8個邏輯陣列塊以及100個用戶I/O引腳，計數(shù)器工作頻率為147.3MHzο
[0022]二值化電路。采樣后信號中包含了背景信息和目標(biāo)信息，被測物與背景在光強上的變化，反映在CCD視頻信號所對應(yīng)的圖像譜上，在邊界處會有明顯的電平變化，為了將圖像信息提取出來以便進(jìn)行信息處理，采用二值化的方法，將CCD視頻信號中背景與圖像信息分離成二值電平信息，被目標(biāo)遮擋的光敏元輸出的信號電荷二值化后為邏輯電平0，未遮擋的光敏元二值化后輸出為邏輯電平1。工作原理是將CCD輸出的視頻信號送入比較器的同相端，在反相端加上一個閾值電平，閾值電平隨CCD輸出視頻信號的幅值變化而浮動，這樣當(dāng)測量系統(tǒng)中光源強度的變化引起CCD輸出信號變化時，可以通過電路將CCD輸出視頻信號幅值的變化關(guān)聯(lián)到閾值電平上，使閾值電平跟著變化，從而抵消CCD輸出視頻信號因光源不穩(wěn)定而造成的誤差，把目標(biāo)信息從背景信號中提取出來，電路如圖3所示。
[0023]數(shù)字信號處理模塊，采用CPLD芯片。CPLD模塊用于將二值化電路輸出的信號進(jìn)行處理，利用計數(shù)器把被目標(biāo)遮擋的光敏元的數(shù)目計算出來，送給DSP處理。處理過程是采用2個計數(shù)器，一個在二值化信號下跳沿將計數(shù)值輸出，另一個在上跳沿輸出計數(shù)值，相減后就是被目標(biāo)遮擋的光敏元個數(shù)。計算結(jié)果送到判決器判決，在判決門限內(nèi)的數(shù)傳輸?shù)胶罄^模塊處理，判決門限外的數(shù)則拋棄，以減少誤差。
[0024]DSP處理模塊。由于數(shù)據(jù)處理涉及正弦運算和反正切運算，而且要求實時處理，在信號處理時，DSP基本都是在ns級進(jìn)行信號處理，故對處理速度要求極為苛刻，尤其在解決子彈連續(xù)過靶問題時，系統(tǒng)對DSP信號處理和運算速度要求更嚴(yán)格，所以本系統(tǒng)對DSP的要求是速度快、精度高。經(jīng)過對比論證，選用TI公司2000系列DSP芯片TMS320LF2407A作為處理核心，其運算速度可達(dá)40MIPS，一個指令周期內(nèi)可完成一次MAC運算，片內(nèi)有32k的FLASH、25kRAM、l個串口、2個事件管理器(EVM)模塊以及多個可以由開發(fā)人員進(jìn)行配置的通用I/O 口等。
[0025]最后，系統(tǒng)選用RS-232串口與上位機通信。DSP片內(nèi)具有1個異步串行(UART)接口，可直接使用，選用MAX3221完成RS-232電平與DSP的TTL電平的轉(zhuǎn)換。
[0026]本實用新型工作原理是:光學(xué)系統(tǒng)把景物聚焦在C⑶器件表面，(XD芯片在驅(qū)動時序的控制下，通過光電轉(zhuǎn)換和存儲過程，產(chǎn)生視頻信號。經(jīng)過CCD內(nèi)部電路處理后，輸出包括有目標(biāo)彈丸和背景信息的模擬信號。信號預(yù)處理和二值化電路將輸出的電信號進(jìn)行處理，將有用信號從背景信號中提取出來，數(shù)字信號處理模塊計算目標(biāo)在CCD探測器光敏元上所占像素數(shù)，經(jīng)過DSP進(jìn)行處理，得出彈丸著靶坐標(biāo)，送上位機顯示。
[0027]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于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)字信號處理模塊(1)輸入端與時序驅(qū)動模塊(4)和兩個二值化模塊(6)相連，所述時序驅(qū)動模塊(4)輸出端分別與兩個二值化模塊(6)、兩個CCD數(shù)據(jù)采集模塊(2)相連，所述兩個CCD數(shù)據(jù)采集模塊(2)輸出端分別與兩個信號預(yù)處理模塊(5)相連，所述兩個信號預(yù)處理模塊(5)輸出端分別與兩個二值化模塊(6)相連，所述DSP處理模塊(3)輸出端與PC顯示模塊(8)連接。2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于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(2)選用TCD1209D線陣CCD，CCD芯片內(nèi)部均集成驅(qū)動電路和信號處理電路，無須另外設(shè)計外部驅(qū)動電路。3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述信號預(yù)處理模塊(5 )包括前置放大、鉗位、交流放大和相關(guān)雙采樣電路。4.按照權(quán)利要求1所述的一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述時序驅(qū)動模塊(4)采用MAX7000S系列EPM7128SLC84-15芯片作為實現(xiàn)時序電路的載體。5.按照權(quán)利要求1所述的一種基于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(3)選用TI公司2000系列DSP芯片TMS320LF2407A作為處理核心。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于CCD的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)字信號處理模塊和與其相連接的DSP處理模塊，數(shù)字信號處理模塊輸入端與時序驅(qū)動模塊和兩個二值化模塊相連，時序驅(qū)動模塊輸出端分別與兩個二值化模塊、兩個CCD數(shù)據(jù)采集模塊相連，兩個CCD數(shù)據(jù)采集模塊輸出端分別與兩個信號預(yù)處理模塊相連，兩個信號預(yù)處理模塊輸出端分別與兩個二值化模塊相連，DSP處理模塊輸出端與PC顯示模塊連接。本實用新型可靠性好,成本低、速度快,接口方便并易于擴展,是一個高速實時的圖像數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。
【IPC分類】H04N5/232, H04N5/372
【公開號】CN205029751
【申請?zhí)枴緾N201520813791
【發(fā)明人】段蘭, 關(guān)海濤
【申請人】寧夏盛天彩數(shù)字科技股份有限公司, 段蘭, 關(guān)海濤
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月21日