本实用新型涉及光电探测成像领域，具体涉及一种高分辨大面阵成像电路系统。
背景技术：
随着工业技术的进步与发展，机器视觉越来越多的融入人们的生活中。机器视觉提供的图像作为重要的信息源，对于人们的日常工作、生活和学习有着及其重要的影响。特别是近年来在我国安防、道路交通大量使用商业监控设备，将机器视觉发展提高到了前所未有的高度。除此以外，机器视觉也被大量用在航天航空、军事侦察、工业检测、科学研究等诸多领域，其工作谱段范围也随着不同的应用领域、不同的需求从可见光波段向其他不可目视波段发展，其中尤其以可见光成像设备最为常见，也最为大家熟知，比如平常所用的数码类产品、手机摄像等。
可见光成像设备常见的图像传感器主要以CCD和CMOS传感器为代表。CCD凭借其较好的性能在早期占据了市场的大部分份额，但是其具有高成本、高功耗及集成度低等缺点。随着微电子技术的不断发展，CMOS图像传感器的性能也得到了长足的进步。与传统CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有低成本、低功耗、高集成度以及更快响应速度的优点，在更高分辨率下将更有优势。CMOS的高集成度优势使其可以将数字电路集成在单芯片内，这也为CMOS在工业及大众化民用领域赢的绝对的市场的市场优势。本专利申请正是基于CMOS器件开展的高分辨成像电路设计。
现有中国专利文件公布了一种高分辨大面阵成像电路系统，其主要技术方案为：实现面阵CMOS传感器双向扫描清晰成像的方法：CMOS传感器用于输出面阵图像；两片外存储器用于存储CMOS传感器输出的数字图像，并不同扫描方向时按照不同的TDI控制时序实现数字图像时间延迟积分。扫描方向判断装置用于对当前传感器相对目标景物的运动方向做出判断，根据正向扫描或者反向扫描选择针对性的TDI算法实现方式，数字域双向扫描TDI可以根据输入的运动方向自动选择匹配的数字域TDI算法并控制两片存储器完成正向扫描和反向扫描时不同的读写操作。与本实用新型方案不同。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种高分辨大面阵，以获得观测目标的有用图像信息的成像电路系统。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种高分辨大面阵成像电路系统，包括焦面板、数据处理板及接口板三块电路板，所述焦面板包括CMOS探测器和CMOS供电单元，为降低成像系统噪声，提高图像质量，所述CMOS供电单元采用低压差线性稳压器件(LDO)，为CMOS探测器提供工作所需电压；该CMOS正常工作需要提供工作电压和寄存器配置，寄存器配置是对CMOS输出通道、图像翻转、曝光控制等功能性选择。
所述数据处理板包括现场可编程阵列(FPGA)单元、FLASH存储单元、晶振单元及供配电单元，所述FPGA单元为该数据处理板的核心器件，其内设逻辑门电路单元；所述FLASH存储单元为一种只读存储器，用于为FPGA启动提供程序加载；所述晶振单元用于为FPGA提供工作时钟，是整个数据处理板工作的源头时钟；所述供配电单元为数据处理板提供工作所需的工作电源；
所述接口板包括数据输出单元、电源输入变换单元及供电单元，所述数据输出单元包括若干片Camera-Link接口协议专用发送芯片及若干只Camera-Link数据传输对外连接接口；其中单路Camera-Link发送芯片将24bit并行数据信号和3bit控制信号转变为输出4对LVDS数据和1对LVDS时钟。所述电源输入变换单元为本成像电路系统提供一次电源变换，将输入的一次高电压变换为二次低电压，二次低电压输出至接口板及数据处理板的供电单元；
所述焦面板用于CMOS探测器的安装和供配电，所述数据处理板用于将CMOS输出的图像数据整理并输出，所述接口板用于将图像数据输出。
作为优选，所述CMOS探测器采用CMV2000系列探测器，其分辨率为2048×1088，最高帧频340fps，通过16对数据差分线将图像数据输出，同时输出1对差分时钟线作为数据的随路时钟。
作为优选，所述CMOS供电单元采用TPS76801作为电源芯片，该器件具有线性度高、输出电流大、工作温度范围宽等诸多优点。为降低成像电路系统的热耗，所述电源输入变换单元采用DC-DC电源变换模块，优选为LMZ23603电源芯片。
进一步的，所述CMOS供电单元为CMOS探测器提供工作所需的+3.3V、+3.0V、+2.0V电压。
作为优选，所述FLASH存储单元为一只电可擦除可编程只读存储器，优选为N25Q256存储器。
作为优选，所述数据输出单元包括两片Camera-Link接口协议专用发送芯片DS90CR285或DS90CR287，及两只Camera-Link数据传输对外连接接口。
作为优选，所述晶振单元采用50Mhz外部晶振。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的高分辨大面阵CMOS成像电路为目前高分辨成像电路设计提供了一种实现方法，并设计了适合图像传输的Camera-Link标准图像传输接口电路，其具有图像分辨率高、实时性好、体积小、便于携带、简单方便、工作性能稳定等诸多优点。本实用新型经济、实用性好，该成像电路搭配市场上广泛使用PCI-E图像采集卡就可以方便的进行图像显示、存储，用户不需要再花精力开发专门的采集显示软件。本成像电路具有广泛的应用前景，还可以用在如：高分辨成像光谱仪、立体测绘相机、大带宽可见光相机等设备中。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1及图2为本实用新型的电路板连接示意图；
图3为本实用新型实施方式示意图；
图4为本实用新型FPGA图像处理模块硬件连接框图。
具体实施方式
如图1-4所示，本实用新型主要针对CMOS图像传感器开展的成像电路设计，在数据传输中使用了Camera-Link图像数据传输接口。本实用新型提供成像电路系统主要包括焦面电路板、数据处理板、接口板共三块电路板组成。
(1)焦面板
焦面板主要有两部分组成CMOS探测器和CMOS供电单元。电路设计中选用了CMOSIS公司的CMV2000系列探测器，该探测器分辨率为2048×1088像元，最高帧频340fps。该CMOS器件输出16对差分数据和1对差分时钟，该数据与时钟线输出至信号处理电路FPGA器件中，该CMOS正常工作还需要FPGA单元提供工作时钟和SPI通信寄存器配置。工作时钟是CMOS内部正常工作的时钟来源，SPI通信是用来配置CMOS工作状态，如曝光设置、图像翻转等。
焦面板上供配电单元用来为该CMOS探测器提供工作所需的+3.3V、+3.0V、+2.0V，为降低成像系统噪声，提高图像质量，供电单元选用了低压差线性稳压器件(Low Dropout Regulator，LDO)。选用TI公司的TPS76801作为电源芯片，该器件具有线性度高、输出电流大、工作温度范围宽等诸多优点。
(2)数据处理板
数据处理板的主要组成包括现场可编程阵列FPGA单元、FLASH存储单元、晶振单元、供配电单元等。其中，FPGA单元是数据处理板的核心器件，其内部逻辑门电路单元通过CMOS输出随路时钟采样16路数据，并将16路图像数据组成一幅完整图像，而后按照Camera-Link协议将图像数据发送至接口电路板；板载FLASH存储单元为一种非易失性、电可擦除可编程只读存储器，主要用来为FPGA启动提供程序加载；板载晶振单元为FPGA提供工作时钟，是整个数据处理板工作的源头时钟；板载供配电单元为该数据处理板提供工作所需的工作电源。
FPGA通过内部运行软件调用其内部逻辑单元实现对CMOS输出数据的采样并整理为一幅完整图像，后将重组的图像存储进其内部存储器FIFO模块中，内部输出逻辑(图3中组帧X通道、Y通道)单元将数据按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号，并按Camera-Link数据传输协议发送给接口板。具体到本实用新型一个实际应用案例中，选用了Xilinx公司FPGA型号为XC7A200T-2SBG484I，组帧X通道、组帧Y通道是将图像数据按照Camera-Link图像传输协议发送，本应用案例中采用的是Medium格式，每通道分别输出行1路同步信号、1路帧同步、1路数据有效信号、24bit并行图像数据(2个像素)、1路时钟80Mhz。
FLASH存储单元为一种非易失性、电可擦除可编程只读存储器，主要用来为FPGA启动提供程序加载。具体到本应用案例，使用了N25Q256存储器。
晶振单元为FPGA提供工作时钟，是整个板卡工作的源头时钟。具体到本案例，采用了50Mhz外部晶振。
(3)接口板
接口板主要组成包括数据输出单元和电源输入变换单元。具体到本案例，数据输出单元使用了2片Camera-Link接口协议专用发送芯片DS90CR285或DS90CR287(本实用新型采用DS90CR287)，以及2只Camera-Link数据传输对外连接接口；其中单路Camera-Link发送芯片将24bit并行数据信号和3bit控制信号转变为输出4对LVDS数据和1对LVDS时钟。
电源输入变换单元为成像电路提供一次电源变换，具体到本案例，将输入的一次电源+24V变换为二次+5V电压；二次电源输出至接口板和数据处理板的供电单元。为降低成像电路系统的热耗，采用DC-DC电源变换模块，选用了TI的LMZ23603电源芯片。
本实用新型提供的高分辨大面阵CMOS成像电路为目前高分辨成像电路设计提供了一种实现方法，并设计了适合图像传输的Camera-Link标准图像传输接口电路，其具有图像分辨率高、实时性好、体积小、便于携带、简单方便、工作性能稳定等诸多优点。本实用新型经济、实用性好，该成像电路搭配市场上广泛使用PCI-E图像采集卡就可以方便的进行图像显示、存储，用户不需要再花精力开发专门的采集显示软件。本成像电路具有广泛的应用前景，还可以用在如：高分辨成像光谱仪、立体测绘相机、大带宽可见光相机等设备中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。