电荷耦合器件CCD(ChargeCoupledDevice)是一种金属-氧化物-半导体结构的新型图像传感器器件。它能存储由光产生的信号电荷,当对它施加特定的时序信号时,其存储的信号电荷便可在CCD内部作定向传输而实现自扫描。由于它具有几何精度高、稳定性好、噪音小等优点,因而在遥感遥测、天文测量、非接触工业测量、光学图像处理等领域得到了广泛应用。近年来随着大面阵CCD生产工艺水平的提高和价格的下降,极大地促进了数码相机、数码摄像机等新兴消费类电子产品的发展,并迅速形成惊人的市场规模。本文主要讨论面向高分辨率面阵CCD的一种新型信号采集系统的软硬件设计和实现。该系统可用于数码相机以及对分辨率要求较高的图像处理场合。
一、系统设计
系统的原理框图如图1所示,被观测物经过光学镜头映射在CCD图像传感器的光敏阵列上,通过CCD内部将光信号转化为电信号。当时序发生器对其施加特定时序的脉冲时,每个像素的电荷信号将被依次移出CCD并经放大变成电压幅度不等的模拟信号。这些信号将会被送到外部独立的模拟前端(AFE)电路并转换为数字信号,这些数字信号就是传感器捕捉到的原始图像信息。在本系统中,采用AD公司新近推出的AD9995芯片,它集成了时序发生器、模拟前端以及A/D转换器的功能。AD9995中的时序发生器(TimeGenerator)产生CCD的驱动脉冲(V1～V6,H1～H4),CCD在驱动脉冲的作用下输出像素电压信号给AD9995,由AD9995内部的模拟前端电路调理后经A/D转换器产生数字信号并行输出:之后这些数据信号通过DSP的PPI接口,在DSP中的DMA控制器控制下,高速存储到DSP的外部存储器SDRAM中,以待进一步的图像处理。
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