[發明專利]一種高速TDICCD遙感相機圖像采集與顯示裝置

在審

• 申請號: 201410219151.6
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103986869A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張貴祥;金光;曲宏松;鄭亮亮;賀小軍;陶淑蘋
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/77;H04N7/18
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 田春梅

技術領域

本發明涉及空間高速TDICCD相機電子學系統研制領域，具體涉及一種高速TDICCD遙感相機圖像采集與顯示裝置。

背景技術

時間延遲積分電荷耦合器件(TDICCD)是一種具有面陣結構、線陣輸出的新型CCD圖像傳感器，它利用多行線陣感光陣列重復對同一目標進行多次曝光，并將曝光感應信號累加，從而在不影響像元輸出速率和地面分辨力的情況下提高了探測靈敏度和成像信噪比。在空間對地遙感成像應用中利用TDICCD這一優點，采用小相對孔徑的光學系統實現較高的分辨率，從而實現空間遙感相機系統的高分辨率、輕小型化，因此，TDICCD是空間遙感相機研制的首選探測器，所以空間光學遙感相機也稱TDICCD遙感相機。

隨著空間對地遙感成像技術的飛速發展，基于TDICCD成像技術的空間相機在視場和空間分辨率指標要求不斷提高，所采用的CCD拼接片數和讀出速率也不斷增多和提高，從而使得數字化后的CCD圖像數據量大幅增加，這給后端的高速圖像數據的采集存儲及顯示提出了越來越高的要求。在高性能空間TDICCD遙感相機研制、檢測過程中需要對相機成像性能進行評價以及對成像過程進行監控，就必須實現高速多通道CCD圖像數據進行采集、感興趣區域圖像存儲以及實時快速圖像顯示。目前，對高速TDICCD遙感相機圖像數據采集與顯示的常規實現方法是把系統當作一個虛擬的網絡對象，由一臺主控計算機和多臺分控計算機組成，每個分控計算機采集相機一路TDICCD或一個通道圖像數據，然后通過局域網將各分控機與主控工作站連接，在主控工作站的統一調度和控制下與多個分控計算機協同工作，共同完成對整個相機輸出圖像數據采集與顯示控制任務。但是這種實現方案的硬件開銷較大，需要多臺計算機協同工作，工作效率低，功耗體積大，不便攜，不利于到外場進行成像試驗，使用上存在一定局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種硬件開銷小、集成度高、且便攜的高速TDICCD遙感相機圖像采集與顯示裝置。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高速TDICCD遙感相機圖像采集與顯示裝置，包括高速圖像數據轉換器、高速圖像采集卡、高速固態存儲卡、主控計算機和圖像顯示設備；所述的高速圖像數據轉換器包括高速串行接口、高速串行收發器、現場可編程門陣列(FPGA)、Cameralink發送器、Cameralink接口、RS232串口收發器和RS232串口；所述的高速TDICCD遙感相機輸出的四路的高速串行LVDS數據流通過高速串行接口導入高速串行收發器中，高速串行收發器將高速串行LVDS數據流恢復還原成高速并行的數據流，進而導入現場可編程門陣列(FPGA)中，由現場可編程門陣列(FPGA)同步接收和緩存四路高速并行數據流，然后根據RS232串口接收到的指令，將四路高速圖像數據進行整合輸出或選擇其中一路圖像數據輸出，輸出的圖像數據通過Cameralink發送器轉化為標準Cameralink接口數據流，經Cameralink接口送入高速圖像采集卡進行圖像數據采集，采集到的圖像數據通過PCI-X總線連接到主控計算機，主控計算機通過PCI-E總線將圖像數據送至高速固態存儲卡進行實時圖像存儲，或將所述的圖像數據送至圖像顯示設備進行實時圖像顯示，或對所述的圖像數據進行圖像處理以檢測相機成像性能。

所述FPGA包括圖像數據緩存模塊、圖像數據解析模塊、圖像數據整合模塊、RS232通信收發模塊以及RS232通信解析模塊；高速TDICCD遙感相機輸出的高速串行LVDS數據流通過高速串行收發器解碼后傳輸到圖像數據緩存模塊，由圖像數據緩存模塊完成每幀圖像數據的無遺漏緩存，所述的圖像數據解析模塊順序從圖像數據緩存模塊讀取數據，判斷每幀數據有效起始時刻，并對每一幀圖像數據進行解析，將反應相機工作狀態和成像參數的輔助數據解析出來通過RS232通信收發模塊送給主控計算機，同時將每幀有效的圖像數據發給圖像數據整合模塊；所述的圖像數據整合模塊根據RS232解析模塊接收到的指令，完成圖像數據的選擇輸出和整合輸出。

所述圖像數據緩存模塊采用FPGA內部RAM資源構建雙端口RAM進行緩存，為數據的存儲和讀取分別提供獨立通道，便于不同速率數據流的異步存取；每路高速圖像數據的緩存采用流水線乒乓操作的雙端口RAM，保證數據不丟失和有效緩存。

所述高速圖像采集卡是高速Cameralink圖像采集卡，總線接口為PCI-X，可配置為Base?mode、Medium?mode、Full?mode，最高采樣速率達5.44Gb/s。