[發明專利]高幀頻科學級CCD成像系統及方法

在審

• 申請號: 201611249127.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106657832A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 朱波;段永強;王宏;鄭培云
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04N5/372
• 分類號: H04N5/372
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

1.一種高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：包括CCD探測器和信號處理芯片；

所述信號處理芯片包括主控單元、時序產生單元和圖像處理單元；所述主控單元分別與時序產生單元和圖像處理單元相連；

所述主控單元與外部控制單元相連；所述時序產生單元的輸入端與外部晶體振蕩器相連，時序產生單元的輸出端通過時序驅動電路與CCD探測器的驅動信號輸入端相連；

所述CCD探測器包括兩個圖像信號輸出通道，兩個圖像信號輸出通道分別連接運算放大器后再與同一個模數轉換器相連，所述模數轉換器與所述圖像處理單元相連。

2.根據權利要求1所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：還包括供電電路；所述供電電路包括電源、低壓差線性穩壓器和電壓跟隨器；所述電源與低壓差線性穩壓器的輸入端相連，低壓差線性穩壓器的輸出端分別與CCD探測器和電壓跟隨器相連，所述電壓跟隨器位于CCD探測器的兩個圖像信號輸出通道上。

3.根據權利要求1或2所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述時序驅動電路包括5片并聯的驅動器；

其中，1片驅動器作為垂直驅動電路，用于傳輸幀轉信號和行轉信號；2片驅動器作為水平驅動電路，分別用于傳輸兩個圖像信號輸出通道的像元讀出信號；2片驅動器作為binning驅動電路，用于傳輸復位信號和像元合并信號。

4.根據權利要求3所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述圖像處理單元包括圖像緩存模塊和圖像整形模塊；所述圖像緩存模塊與圖像整形模塊相連；

所述圖像緩存模塊包括兩個交替進行圖像讀寫的SRAM存儲器；

所述圖像整形模塊包括與CCD探測器的兩個圖像信號輸出通道相對應的FIFO模塊和LIFO模塊；其中，FIFO模塊對圖像的前半行數據進行順序存儲順序讀出，LIFO模塊對圖像的后半行數據進行逆序存儲順序讀出。

5.根據權利要求4所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述CCD探測器為FTT1010-M，所述驅動器為LM117。

6.根據權利要求5所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述模數轉換器為LM98640。

7.根據權利要求6所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述運算放大器為AD844。

8.根據權利要求7所述的高幀頻科學級CCD成像系統，其特征在于：所述外部晶體振蕩器為無源晶振或者有源晶振。

9.一種高幀頻科學級CCD成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)系統上電，

2)時序產生單元通過時序控制電路向CCD探測器發送時序信號，控制CCD探測器連續采集圖像；

3)CCD探測器通過兩個圖像信號輸出通道分別向兩個運算放大器傳輸模擬圖像信號；

4)模數轉換器對模擬圖像信號進行數字量化并采集；對圖像進行非均勻性校正后傳輸至圖像處理單元；

5)圖像整形模塊對兩路圖像數據進行整形；其中，圖像的前半行數據順序存入FIFO模塊中，圖像的后半行數據逆序存入LIFO模塊中；存儲完一行圖像后，再順序讀取FIFO模塊和LIFO模塊中的圖像數據；

6)讀取的圖像數據交替存入圖像緩存模塊的兩個SRAM存儲器中，然后交替讀取兩個SRAM存儲器中的圖像數據并輸出。

10.根據權利要求9所述的高幀頻科學級CCD成像方法，其特征在于：步驟4)中對圖像進行非均勻性校正的方法是：先使用串行接口對模數轉換器的所有寄存器進行配置，然后對兩個圖像信號輸出通道的圖像進行模擬量補償，逐步改變寄存器的值直至整個畫面的非均勻性達到要求。