视频监控用线阵CCD摄像机的设计

分析了CCD摄像机的成像过程和组成原理,围绕TH7814A线阵CCD图像传感器设计了适用于大幅面图像采集和处理的视频监控系统使用的线阵CCD摄像机.该摄像机用FPGA实现CCD驱动脉冲的生成和大部分的逻辑功能,具有电路稳定、设计灵活和方便功能修改等特点;用专用驱动芯片驱动CCD,具有电路简单、参数一致的特点,用模拟前端AFE(analog front-end)调理CCD的输出信号简化电路设计,并有效地抑制复位噪声;用ICS525-02倍频器提供时钟输入,使系统具有工作频率可调的特点;用Camera Link输出接口,便于和同类型接口的图像采集卡联合使用;用RS232控制接口,方便上位机对摄像机的配置和控制,并给出了一些应用实例.     

1/f噪声参数测试与估计

1/f噪声是激光器可靠性评价的标准,而对大功率半导体激光器中1/f噪声进行测试研究的关键是对其参数进行准确估计,本文运用最小二乘直线拟合的方法,通过与信噪比相结合,计算出对应的1/f参数,再利用小波逆变换重建1/f噪声.从实验结果可以看出,该方法能较好地重建出1/f噪声,而且估计出的1/f噪声参数误差率较低,说明该方法有较好的可行性.     

一种传感器噪声抑制电路的设计

传感器的信号在获取和传输的过程中会产生很多形式和种类的噪声,这些噪声会影响到后续电路的处理,本文设计了一种工业现场传感器用的信号噪声抑制电路,通过对传感器信号进行差分放大、隔离、滤波,可以有效地抑制信号中的各种噪声,从而提高传感器的信噪比。     

面向医学内窥诊断的数字超声多普勒成像系统

研究基于现场可编程门阵列（FPGA）的超声多普勒内窥成像系统,针对内窥系统超声探头体积小、回波信号微弱的特点,设计了具有较高增益和较低噪声的超声信号前端接收电路.在FPGA中对微弱信号进行全数字化处理,实现了正交解调与频谱分析等功能,系统具有电路匹配性好、信噪比高、处理速度快及体积小等优势;搭建基于多普勒物理模型的实验平台进行实验验证,分析对比不同实验条件下的声谱,验证了系统及信号处理方法的合理性和正确性.     

噪声扰动下RLC串联谐振电路随机共振的数值研究

采用四阶Runge-Kutta算法,以信噪比增益和谱功率放大率为随机共振测度指标,研究了电容参数和激励信号均受高斯白噪声扰动时RLC串联谐振电路的随机共振现象。研究表明,欠阻尼RLC串联谐振电路在适当的电路参数、激励信号频率和噪声参数条件下,信噪比增益和谱功率放大率是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,且其值均大于1,电路中存在随机共振现象;而在临界阻尼或过阻尼情况下尽管信噪比增益在一定条件下也是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,但谱功率放大率取值小于1,电路发生了随机共振现象,改善了信噪比,信号能量却并未得到加强。这一结论使得将欠阻尼RLC串联谐振电路应用于微弱信号检测成为可能。     

基于CCD器件特征的图像噪声消除

根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行分析,建立了较为完整的泊松-高斯噪声模型,并根据实际的应用情况进行合理的简化,取得了良好的应用效果。采用最大相似估计法对CCD图像的成像模糊进行相应的补偿,并完成了对模型的简化,最后给出了实例。     

f-(θ)物镜非线性扫描误差的检测研究

在振镜和f -q 线性扫描物镜构成的线性扫描机构中,f -q 物镜的设计、加工误差会引起一定的非线性扫描误差,影响扫描成像的质量。为了检测f -q 物镜的非线性扫描误差,使用基于线阵CCD的检测电路和扫描光点位置检测算法进行了实验研究,得到了可用于校正的扫描光点位置以及振镜摆角的对应关系曲线和f -q 物镜的非线性扫描误差曲线。     

CCD传感器噪声对遥感影像无损压缩的影响

为分析CCD传感器噪声对遥感影像无损压缩的影响,选取ISO/IEC标准图像和UK-DMC多光谱影像作为测试图像,根据CCD传感器噪声模型,在测试图像上添加CCD传感器模拟噪声,采用JPEG2000-Lossless无损压缩算法对不同污染程度的噪声图像进行压缩处理,并对不同污染程度的噪声影像无损压缩比进行比较分析.而后,在多光谱遥感影像上添加模拟的混合噪声,分析CCD噪声对星地间数据传输效率的影响.实验结果表明,CCD传感器噪声对所获取影像的污染会降低遥感影像的无损压缩比和星地间数据传输效率,以泊松噪声为模型的散粒噪声与读出噪声对影像无损压缩的影响最大,以高斯噪声为模型的热噪声与暗电流噪声的影响次之,由于CCD器件工艺问题引发的脉冲噪声对无损压缩的影响最小.     

小型地磁传感器的低噪声前置放大电路设计

一些小型地磁传感器输出噪声电压水平在10 nV/Hz左右,现有nV级噪声水平的前置放大器体积太大难以满足其信号调理需求.针对这个问题,本文阐述了低噪声放大电路输入级设计原理,利用Multisim对输入级电路等效输入噪声电压等指标进行仿真,研制出一种基于差分输入的小型低噪声前置放大电路.给出了电路关键性能指标的仿真和测试结果,测试结果表明该电路具有良好的噪声特性和共模抑制比,噪声电压水平仅为3.7 nV/(Hz)～(1/2)@3.5 kHz,共模抑制比110 dB,增益为100～1 000连续可调.     

Overhauser磁力仪低噪声信号处理技术

针对磁力仪输出信号信噪比低的问题,同时为给Overhauser磁力仪的研制提供参考依据,提出一种低噪声信号处理技术。首先根据质子旋进信号(FID)特点,建立系统噪声模型,分析探头电阻热噪声和放大器等效输入噪声对测量造成的影响,提出LC谐振方案和低噪声放大电路以提高系统信噪比并通过实验测试仪器噪声水平。最后,将所研制的磁力仪与商用磁力仪进行对比测试,实验表明:提出的信号处理技术能有效降低系统噪声,FID信号信噪比36 d B,研制的Overhauser磁力仪磁场测量精度0.2 n T,性能接近商用仪器水平,证明其在磁场测量中的有效性。     

微光像增强器信噪比测试技术研究

对一台进口的微光像增强器信噪比 (SNR)测试仪进行了改造 ,重新研制和设计了测试仪的信号处理模块、计算机系统和测试软件 ,采用硬件滤波、软件数字滤波和快速傅立叶变换 (FFT)相结合的方法实现了像增强器信噪比测试。利用研制的测试仪对多种型号的像增强器的信噪比进行了测试 ,给出并分析了测试结果。     

射线数字成像检测仪的光电系统设计

设计了射线数字成像检测仪的光电系统,包括转换屏、光路、CCD相机以及计算机处理电 路等。采用CsI(Tl)单晶闪烁体将X射线图像转换为可见光图像,用科学级CCD将光图像转换为电信号,利用计算机并行口对图像进行采集. 实验结果证明图像质量优于像增强器组成的成像系统,适用于要求高质量成像检测的场合。     

高速高灵敏光纤传输EMCCD相机设计

针对高帧频摄像机灵敏度较低与无法远程实时传输的难题,本文采用EMCCD器件提高其灵敏度,并利用光纤通信与USB技术实现高帧频图像的远程实时传输与记录.文章详细介绍了基于EMCCD器件CCD60建立相机的一种方法.利用CPLD器件产生EMCCD控制时序及视频同步处理控制时序,采用集成器件与分立器件相结合的方式建立EMCCD垂直驱动电路,建立EMCCD工作环境;然后,采用具有CDS功能的集成器件对CCD视频信号进行数字化,获得高帧频数字图像数据;再使用CPLD器件与光传输编解码芯片结合的方式实现高速图像数据的远程实时传输,最后采用USB2.0技术实现高速数据的实时采集.系统像素分辨率128×128,最高帧频可达1 000 fps,能应用于低照度高速图像荻取场合.     

简单实用的音频周期性噪声抑制器

针对LC音频周期性噪声抑制器抑制频率调整困难和数字音频周期性噪声抑制器的成本高的问题,设计了一种新颖的周期性噪声抑制器。方法是采用中心频率可调的RC串并联选频网络从音频信号中选出周期性噪声信号并加以放大,使之与音频信号中的周期性噪声信号大小相等,相位相同,然后通过减法运算电路将原音频信号减去所选出和放大的周期性噪声信号。通过理论分析、电路仿真和样机实验证明了其可行性。这种周期性噪声抑制器不仅抑制频率在音频范围内可调,而且结构简单,成本低,实用效果良好,特别适用于抑制剧场、歌厅、礼堂和家庭等场所音响系统的周期性噪声。     

可变带通滤波器在CCD噪声处理中的应用

针对CCD输出噪声特点,采用基于带通滤波采样技术的CCD噪声分析方法,即利用中心频率可调的有源带通滤波器对宽带白噪声的抑制.该方法考虑了对CCD采样时刻的非稳态性,能在有效地提取目标信号的同时,可使等效噪声带宽保持较低,从而最大限度地减少输出信号的噪声.在分析白噪声特性及模型的基础上,分别给出了理论计算和仿真实验.其对比结果表明,理论分析和数值模拟具有高度的近似性,证明该方法的有效性.     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究，发现其具有1／f衰减特性，同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用，提出了一种基于小波变换的信号检测方法，对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测；文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性；同时，将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较，仿真试验结果表明了本方法的有效性。     

Origin of 1/f PM and AM noise in bipolar junction transistor amplifiers

In this paper we report the results of extensive research on phase modulation (PM) and amplitude modulation (AM) noise in linear bipolar junction transistor (BJT) amplifiers. BJT amplifiers exhibit 1/f PM and AM noise about a carrier signal that is much larger than the amplifiers thermal noise at those frequencies in the absence of the carrier signal. Our work shows that the 1/f PM noise of a BJT based amplifier is accompanied by 1/f AM noise which can be higher, lower, or nearly equal, depending on the circuit implementation. The 1/f AM and PM noise in BJTs is primarily the result of 1/f fluctuations in transistor current, transistor capacitance, circuit supply voltages, circuit impedances, and circuit configuration. We discuss the theory and present experimental data in reference to common emitter amplifiers, but the analysis can be applied to other configurations as well. This study provides the functional dependence of 1/f AM and PM noise on transistor parameters, circuit parameters, and signal frequency, thereby laying the groundwork for a comprehensive theory of 1/f AM and PM noise in BJT amplifiers. We show that in many cases the 1/f PM and AM noise can be reduced below the thermal noise of the amplifier.     

低信噪比图象中运动目标的实时检测

在低信噪比条件下,要从图象中以视频速率检测出运动目标存在不少困难,提出一种用帧间邻域高位比较法检测当前帧的运动目标的方法。这种方法包括选择处理窗口对当前象素及其邻域象素编码,存储和比较。