专利名称：高分辨率多抽头面阵ccd输出图像数据实时合成的方法
技术领域：
本发明涉及一种图像数据合成的方法，具体涉及一种高分辨率(可达10KX10K) 多抽头(抽头数大于四且为四的整倍数)短消隐期的面阵CCD输出图像数据实时合成的方法。
背景技术：
对于高速面阵CCD传感器，要在很短的时间内输出图像信号，需提高帧转移速率和像素时钟，这给芯片制造工艺和外围驱动电路的设计带来很大困难，而且信噪比也会恶化。芯片制造厂家为缓解此情况采用多抽头输出设计，如图1所示，将CCD的感光区和存储区分为多块，每块有各自的输出时钟，多端口并行输出，这就大大降低了帧转移速率和输出像素时钟，但仍需将多路信号实时地合成一幅完整的视频图像。传统的合成方法是将CCD各路输出的图像数据，按输出顺序存入各自的存储器中，然后由控制器将视频信号从各存储器读出，经整合存入完整的视频存储器中。目前主要使用三种存储器1、双口 RAM速度可达上百兆，可同时读写，有地址线可控制存取位置， 缺点是容量不到1MB，价格也很高；2、“乒乓”结构SDRAM，就是指两组SDRAM，一组进行读操作，一组进行写操作，这样可同时进行读写操作，读写速度可达166MHz，且成本低，缺点操作控制比较复杂；3、FIFO操作简单可同时读写，存储速度可达上百兆，但突发缓存容量不到 1MB，且价格很高。SDRAM需定时刷新以保证数据不丢失，最大刷新周期为6%is，若行数为8192，则在 64ms内需刷新8192次，最大平均间隔时间为7. 8125 μ s。在刷新期间所有BANK停止工作， 所有工作指令只能等待而无法执行，之后则再次对同一行进行刷新。现普遍采用较短字节突发读写操作结合定时计数刷新，即每次突发读写操作的时间小于平均刷新间隔，并采用刷新定时计数器产生刷新请求；在每次突发操作完成后判断是否有刷新请求，若有执行刷新操作，否则进行突发读写操作。采用此方法能方便地协调读写操作和定时刷新，但对于高分辨率的图像数据，存储器的列数大，一行数据的读写操作需由多次突发操作才能完成，需多次判断是否进行刷新操作并进行存储器激活和预冲操作，控制器开销大，读写效率低，很难适应高分辨率短消隐期的图像数据操作。
发明内容
本发明为解决背景技术存在的上述技术问题，提供一种高分辨率多抽头面阵CCD 输出图像数据实时合成的方法。高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，该方法由以下步骤实现步骤一、把多抽头的CXD图像数据分为左上、左下、右上和右下四组，将所述四组数据以行为单位根据对应的物理地址分别写入左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM中；然后分别从左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM中按物理地址递增的顺序读出图像数据，获得四路地址顺序变化的图像数据；步骤二、将步骤一所述的左上和左下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的左SDRAM中，右上和右下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的右SDRAM中，所述左SDRAM获得左半帧图像数据，右SDRAM获得右半帧图像数据；步骤三、将步骤二所述的乒乓结构的左SDRAM读出的左半帧图像数据写入异步 FIFO左中，右SDRAM读出的右半帧图像数据写入异步FIFO右中，然后以行为单位从异步 FIFO左和异步FIFO右中连续读出图像数据，获得高分辨率多抽头面阵CCD输出的以行为单位的连续图像数据。本发明的工作原理本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法由控制器、四组乒乓结构的双口 RAM、两组乒乓结构的SDRAM和两个异步FIFO组成，所述控制器与四组乒乓结构的双口 RAM、两组乒乓结构的SDRAM和两异步FIFO相连，并控制各存储器的读写操作；四组乒乓结构的双口 RAM，包括8个双口 RAM，每个双口 RAM中存储P个图像数据，其作用是分别把左上、左下、右上和右下的s/4路输入数据整合为左上、左下、右上和右下的一路按顺序地址变化的输出数据，s为CCD的抽头数，而且每个双口 RAM内的数据是分n+1次读出的，以配合SDRAM的写入操作；两组乒乓结构SDRAM分别把左上、左下、右上和右下的图像数据整合为左半帧和右半帧的图像数据，最终以连续半帧图像输出， 而且每n+1次页突发操作读出的数据组成了一个输出行数据；两异步FIFO的作用是把从 SDRAM中n+1次的断续读出的数据变为一行连续输出的数据，最终采用双通道的采集卡进行图像数据的采集。本发明的有益效果一、采用可编程逻辑器件和外部SDRAM实现图像数据的缓存，使用可编程逻辑器件作为小容量存储器和系统控制器，系统集成度高，控制灵活；二、利用了可编程器件内部的双口 RAM和异步FIFO速度快但容量小而外部的 SDRAM容量大但读写效率低操作复杂的特点，使用了三种存储器来完成不同的任务系统中分别采用了乒乓结构的双口 RAM和乒乓结构的SDRAM来分别对以行为单位的图像数据和以帧为单位的图像数据进行整合；双口 RAM在SDRAM写操作前解决了数据整合地址不连续且写入操作不连续问题；异步FIFO克服了从SDRAM中读出的数据不连续问题；三、根据SDRAM处于不同的阶段，采用不同的刷新方法；能大大提高读写操作效率，可适应不同的输入行周期，不仅适合高分辨率多抽头的面阵CCD图像数据整合，也适用于高分辨率多抽头的线阵CCD图像数据整合，把每行的图像数据写入和读出由n+1次页突发操作来完成，写操作阶段每行图像数据的写入操作由多次全页突发操作来完成，然后进行集中刷新，最后进行定时计数刷新；读操作阶段每行图像数据的读出操作由多次全页突发操作来完成，然后进行集中刷新；无读写操作阶段实行定时计数刷新。
图1为现有大面阵CXD的输出通道示意图；图2为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合结构示意图；图3为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大
5面阵CXD的数据整合中双口 RAM的时序图；图4为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CXD的数据整合中SDRAM的时序图；图5为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合中SDRAM的控制状态转移图；图6为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合中SDRAM的写操作时序图；图7为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合中SDRAM的写操作子状态转移图；图8为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合中SDRAM的读操作子状态转移图；图9为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CCD的数据整合中SDRAM的定时刷新子状态转移图；图10为本发明所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法中大面阵CXD的数据整合中异步FIFO的时序图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图2至图10说明本实施方式，高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，该方法由以下步骤实现步骤一、把多抽头的CXD图像数据分为左上、左下、右上和右下四组，将所述四组数据以行为单位根据对应的物理地址分别写入左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM中；然后分别从左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM中按物理地址递增的顺序读出图像数据，获得四路地址顺序变化的图像数据；步骤二、将步骤一所述的左上和左下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的左SDRAM中，右上和右下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的右SDRAM中，所述左SDRAM获得左半帧图像数据，右SDRAM获得右半帧图像数据；步骤三、将步骤二所述的乒乓结构的左SDRAM读出的左半帧图像数据写入异步 FIFO左中，右SDRAM读出的右半帧图像数据写入异步FIFO右中，然后以行为单位从异步 FIFO左和异步FIFO右中连续读出图像数据，获得高分辨率多抽头面阵CCD输出的以行为单位的连续图像数据。本实施方式中步骤二所述的双口 RAM中存储的图像数据ρ大于SDRAM的列数q， 即SDRAM每行能存储的最大容量；采用SDRAM的n+1行存储器存储从双口 RAM内分n+1次断续读出的图像数据，所述SDRAM内断续读出的n+1行图像数据组成完整的输出行数据；所述η的取值范围为
权利要求
1.高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征是，该方法由以下步骤实现步骤一、把多抽头的CXD图像数据分为左上、左下、右上和右下四组，将所述四组数据以行为单位根据对应的物理地址分别写入左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM 中；然后分别从左上、左下、右上和右下四组乒乓结构的双口 RAM中按物理地址递增的顺序读出图像数据，获得四路地址顺序变化的图像数据；步骤二、将步骤一所述的左上和左下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的左SDRAM中，右上和右下乒乓结构的双口 RAM内读出的图像数据写入乒乓结构的右 SDRAM中，所述左SDRAM获得左半帧图像数据，右SDRAM获得右半帧图像数据；步骤三、将步骤二所述的乒乓结构的左SDRAM读出的左半帧图像数据写入异步FIFO左中，右SDRAM读出的右半帧图像数据写入异步FIFO右中，然后以行为单位从异步FIFO左和异步FIFO右中连续读出图像数据，获得高分辨率多抽头面阵CCD输出的以行为单位的连续图像数据。
2.根据权利要求1所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征在于，步骤二所述的双口 RAM中存储的图像数据ρ大于SDRAM的列数q，采用SDRAM的 n+1行存储器存储从双口 RAM内分n+1次断续读出的图像数据，所述SDRAM内断续读出的 n+1行图像数据组成完整的输出行数据；所述η的取值范围为
3.根据权利要求1所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征在于，步骤二所述的乒乓结构的SDRAM对乒乓结构的双口 RAM中读出的图像数据的写操作过程为a、在SDRAM中写入从上半部双口 RAM读出的前η次图像数据，每次读出图像数据的个数为SDRAM存储器的列数q;b、在SDRAM中写入从上半部双口 RAM读出的第n+1次图像数据，个数为1个；C、在SDRAM中写入从下半部双口 RAM读出前η次数据，每次数据的个数为SDRAM存储器的列数q ；d、在SDRAM中写入从下半部双口 RAM读出的第n+1次数据， 个数为1个；e、连续刷新m次；f、以7μ s为间隔进行定时刷新；所述m为大于1的正整数，m的取值范围为
4.根据权利要求1所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征在于，步骤三所述的SDRAM读出图像数据的具体过程为a、读出SDRAM存储器内的η行图像数据，每行的个数为SDRAM存储器的列数q ;b、读出 SDRAM存储器内的最后一行中1个数据；C、连续刷新r次；d、空操作阶段；所述r为大于1的正整数；r的取值范围为
5.根据权利要求1所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征在于，所述多抽头的C⑶图像数据中的CCD的抽头数为大于四且为四的整数倍。
6.根据权利要求1所述的高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，其特征在于，步骤三采用双通道的采集卡进行图像数据的采集。
全文摘要
高分辨率多抽头面阵CCD输出图像数据实时合成的方法，涉及图像数据合成的方法，它解决了现有SDRAM中一行数据的读写操作需由多次突发操作、多次判断是否进行刷新操作并进行存储器激活和预冲操作的问题，其方法为将CCD多抽头输出的图像数据分为四组送入乒乓结构的双口RAM中进行数据整合；将左上和左下的乒乓结构的双口RAM中的数据写入乒乓结构的左SDRAM存储器，将右上和右下的乒乓结构的双口RAM中的数据写入乒乓结构的右SDRAM存储器；从乒乓结构的左SDRAM存储器和右SDRAM存储器中读出图像数据，分别送入异步FIFO左和异步FIFO右后输出图像数据；本发明采用不同的刷新方法；提高了读写操作效率。
文档编号G06F5/16GK102184084SQ201110095548
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者余达, 刘金国, 武星星, 王国良, 郭永飞 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所