[發明專利]高速多通道CCD數據處理和傳輸系統

無效

• 申請號: 201210079625.2
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102638661A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 顧國華;雷曉杰;陳錢;王士紳;隋修寶;劉寧;季爾優;左超;許轟烈;錢惟賢;何偉基;張聞文;路東明;于雪蓮;毛義偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04N5/372
• 分類號: H04N5/372;H04N7/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明適用于高速高清多通道CCD的圖像數據實時處理，屬于高速實時數據處理領域，特別是一種高速多通道CCD數據處理和傳輸系統。

背景技術

高分辨率的CCD探測器大都采用高速多通道并行輸出結構，高速是由于高分辨率造成CCD像元讀出頻率高，因而產生高數據率的圖像數據。“多通道”包含兩層含義：一是為了滿足成像對象幅寬要求，采用多片CCD拼接；二是為了保證信號電荷的完全轉移輸出，CCD采用多個抽頭并行輸出。這必然帶來數字化后CCD圖像數據量的急劇增長，增加了后端高速處理與傳輸的難度。傳統的圖像數據傳輸方式“TTL/COMS”?數據通道難以滿足高分辨率探測器的要求：首先，物理層接口無法滿足數據傳輸速率；其次，傳輸通道多，引起傳輸線數量增加，系統功耗、噪聲也隨之增大；其三，數據總線數目的增多及傳輸速率的加快會使PCB布線的難度提高，并且增加了信號的延時和相互干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提出高速多通道CCD數據處理和傳輸系統，實現多通道高速CCD圖像數據的同時獲取、無縫拼接、算法處理、數據格式整合以及傳輸。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高速多通道CCD數據處理和傳輸系統，包括依次連接的CCD模擬前端、數據處理單元、高速串行傳輸單元以及高速圖像數據采集系統，CCD模擬前端把CCD探測器輸出的模擬信號在采樣及控制脈沖的作用下通過n個模數A/D轉換器輸出n通道數字圖像數據給數據處理單元，完成各通道數據的同時獲取；在數據處理單元中依次完成數字圖像數據無縫拼接、算法處理和數據格式整合，將整合后得到單通道高速數據流、數據發送時鐘、行同步信號傳輸給高速串行傳輸單元，在高速串行傳輸單元中，將單通道高速數據流經過LVDS串行芯片轉化為高速的LVDS數據流進行傳輸，最終由高速圖像數據采集系統對高速串行LVDS數據流進行采集，實現圖像數據的實時存儲與顯示。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：（1）該系統具有小型化，功能模塊化，處理實時化，處理算法簡單有效便于硬件實現、模塊化的算法異步并行執行、采用多種抗干擾措施，提出了異步并行的數據結構，將復雜的，含有大量數據實時統計運算的算法集成到了單片可編程門陣列（FPGA）中。該系統對高速多通道的CCD圖像數據采取基于FPGA的區域并行處理的方案，運用FPGA內部RAM構建高速多通道CCD圖像數據的緩沖區，在存取控制上采取區域緩存和時分復用的策略完成對高速多通道CCD圖像數據的整合處理；（2）傳統的圖像數據傳輸方式“TTL/COMS”?數據通道難以滿足高分辨率探測器的要求：首先，物理層接口無法滿足數據傳輸速率；其次，傳輸通道多，引起傳輸線數量增加，系統功耗、噪聲也隨之增大；其三，數據總線數目的增多及傳輸速率的加快會使PCB布線的難度提高，并且增加了信號的延時和相互干擾。本發明能夠完成高分辨率圖像多通道數據流提供一種新的快速拼接方法，并且可以對拼接好的圖像進行高速復雜的算法處理及傳輸、存儲。（3）而對高速多通道圖像數據的傳輸采用高速差分串行傳輸技術，以高速差分串行的LVDS數據流替代傳統的并行“TTL/COMS”信號進行傳輸，這樣可大幅減小傳輸導線的數量，從而減小了系統的體積和重量，使系統高速傳輸能力大大加強，并且功耗低、抗干擾能力強，可有效抑制EMI,?精確定位時鐘，保證圖像數據無誤碼傳輸。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是高速多通道CCD數據處理和傳輸系統結構框圖。

圖2是FPGA內部并行CCD圖像實時處理基本結構示意圖。

具體實施方式