一种基于ccd的图像数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种基于(XD的图像数据采集系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着工业的发展和安全意识的增强，对生产监测和控制的要求不断提高，在设备检测、安全监控、自动测量等工业测控领域，都需要有性能好、成本低、工作稳定、应用灵活方便的图像采集和处理系统。而CCD图像传感器正是目前常用的图像传感器之一。
[0003]CCD是Charge Coupled Device的缩写，是一种光电转换式图像传感器。它利用光电转换原理把图像信息直接转换成电信号，这样便实现了非电量的电测量。同时它还具有体积小、重量轻、噪声低、自扫描、工作速度快、测量精度高、寿命长等诸多优点，因此受到人们的高度重视，在精密测量、非接触无损检测、文件扫描与航空遥感等领域中，发挥着重要的作用。
[0004]20世纪70年代美国贝尔实验室的W.S.Boyle,G.E.Smith发现了电荷通过半导体势阱发生转移的现象，提出了电荷藕合这一新概念和一维CCD器件模型，同时预言了 CCD器件在信号处理、信号储存及图像传感中的应用前景。近年来随着半导体材料与技术的发展，尤其是集成电路技术的不断进步，CCD图像传感器得到很大发展，性能迅速提高。同时CCD图像传感器的家族也在不断壮大。在原有的可见光(XD、红外(XD、微光(XD、紫外(XD和X射线CCD等各种CCD图像传感器的基础之上，90年代以来又出现了几种新的CCD图像传感器，例如:超级空穴堆积(XD、超高感度空穴堆积(XD、超级(XD和四色超级空穴堆积(XD。世界上CCD图像传感器主要由索尼、富士、夏普、柯达、松下和菲利浦六家公司所生产。国内CCD图像传感器的研制不够迅速，尚未形成大规模的生产能力，与国际先进水平还存在较大的差距。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种图像采集和处理系统，本实用新型采用高速硬件与虚拟靶面相结合的设计，实现了适用于高速弹丸着靶坐标信息数据采集的系统。在数字信号处理中采用CPLD与DSP相结合，同时将计算被目标遮挡的光敏元的数目用硬件电路实现，提高了处理速度，为实时处理节省了时间。本实用新型可靠性好，成本低、速度快，接口方便并易于扩展，是一个高速实时的图像数据采集处理系统。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于CCD的图像数据采集系统，其特征在于:包括数字信号处理模块和与其相连接的DSP处理模块，所述数字信号处理模块输入端与时序驱动模块和两个二值化模块相连，所述时序驱动模块输出端分别与两个二值化模块、两个CCD数据采集模块相连，所述两个CCD数据采集模块输出端分别与两个信号预处理模块相连，所述两个信号预处理模块输出端分别与两个二值化模块相连，所述DSP处理模块输出端与PC显示模块连接。
[0007]上述的一种基于CCD的图像数据采集系统，其特征在于:所述CCD数据采集模块选用TCD1209D线阵CCD，CCD芯片内部均集成驱动电路和信号处理电路，无须另外设计外部驱动电路。
[0008]上述的一种基于(XD的图像数据采集系统，其特征在于:所述信号预处理模块包括前置放大、钳位、交流放大和相关双采样电路。
[0009]上述的一种基于CCD的图像数据采集系统，其特征在于:所述时序驱动模块采用MAX7000S系列EPM7128SLC84-15芯片作为实现时序电路的载体。
[0010]上述的一种基于CCD的图像数据采集系统，其特征在于:所述DSP处理模块选用TI公司2000系列DSP芯片TMS320LF2407A作为处理核心。
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0012]本实用新型采用高速硬件与虚拟靶面相结合的设计，实现了适用于高速弹丸着靶坐标信息数据采集的系统。在数字信号处理中采用CPLD与DSP相结合，同时将计算被目标遮挡的光敏元的数目用硬件电路实现，提高了处理速度，为实时处理节省了时间。本实用新型可靠性好，成本低、速度快，接口方便并易于扩展，是一个高速实时的图像数据采集处理系统。
[0013]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的(XD的图像数据采集系统总体结构框图；
[0015]图2为本实用新型的CCD的图像数据采集系统二级采样和保持电路电路原理图；
[0016]图3为本实用新型的(XD的图像数据采集系统二值化电路电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种基于CCD的图像数据采集系统，其特征在于:包括数字信号处理模块1和与其相连接的DSP处理模块3，所述数字信号处理模块1输入端与时序驱动模块4和两个二值化模块6相连，所述时序驱动模块4输出端分别与两个二值化模块6、两个CCD数据采集模块2相连，所述两个CCD数据采集模块2输出端分别与两个信号预处理模块5相连，所述两个信号预处理模块5输出端分别与两个二值化模块6相连，所述DSP处理模块3输出端与PC显示模块8连接。
[0018]其中，C⑶数据采集模块。该模块位于系统最前端，包括光学系统、C⑶芯片和自动光圈控制电路。CCD芯片通过光电转换和存储过程，输出包括目标和背景信息的视频信号。设计时选用东芝公司T⑶1209D线阵(XD，(XD芯片内部均集成驱动电路和信号处理电路，无须另外设计外部驱动电路，只需提供驱动脉冲。内部信号处理电路包括前置放大、采样保持和钳位电路，输出信号为模拟量输出。CCD是本系统的核心器件之一，其速度直接影响到系统的工作速度。T⑶1209D光敏元个数为2048个，尺寸为14um*14um，最高工作频率为20MHz。在速度上完全能达到本系统的要求。
[0019]信号预处理电路模块。该模块包括前置放大、钳位、交流放大和相关双采样电路，CCD数据采集模块输出的电信号通常很微弱，而且弹丸穿过靶面速度较高，当弹丸穿越时间比CCD积分时间短时，目标信号相对于天空背景信号的幅度要小很多，需要采用放大电路和钳位电路来记录目标信号。CCD芯片内部具有钳位电路，就使得输出信号的直流电平被强迫钳位在大约3V左右，图像信息电平随着光强不同在0-3V之间变化，光强越弱信息电平越接近3V。如果把这样微弱的信号经直流放大，必