基于DSP和CPLD的智能相机系统设计与研制

嵌入式实时图像处理技术是目前结合图像处理、模式识别、传感器以及微电子等多学科门类的一门前沿技术。在电子技术迅猛发展的推动下,嵌入式实时图像处理也成为可能。在目前的电子技术条件下,作者结合DSP技术、CPLD/FPGA技术,以及图像处理技术、传感器技术等,开发设计出一种实用的嵌入式实时图像处理系统——工业用智能相机,实现了产品质量的自动检测和分类。     

智能相机的设计研究

提出了一种整机采用DSP FPGA AVR结构,基于低级算法和高级算法相结合的智能相机,设计制作了实验用样机。并用其对钢珠缺陷进行了检测,对该相机的性能进行了较为系统的测试和研究,提出了如何改进结构和算法以提高性能。实验证明该相机的正确识别率较高,相机的设计方案有广泛的适应性,对软件的结构和算法稍作修改即可应用于不同的工作场合。     

LMCCD立体测绘成像设计

受现今轨道和姿态测量以及姿态控制精度的限制,与传统三线阵立体测绘相比,采用线面阵CCD阵列(LMCCD)测绘体制可提高全球无地面控制点立体测绘精度。详细介绍了LMCCD立体测绘体制下的传感器配置、时间延迟积分(TDI)工作方式及狭小空间线路板连接和LMCCD同步控制方法。经测试该相机能有效削减测轨、测姿误差,满足无地面控制点1:50 000比例尺地图应用要求,性能还可进一步改进提高。     

DSP空间相机控制器的在轨程序重注

提出了一种基于DSP的空间相机控制器在轨程序重注方法,给出了重注程序接收、存储、校验和执行的流程和部分代码。并给出了DSP重注程序的编写和生成方法。在验证实验中以重注死循环程序为例,验证了在轨程序重注方法和重注程序编写方法的正确性。     

基于像元块区域相关技术的DEM自动提取

利用三线阵CCD图像自动提取数字高程模型(DEM)的关键问题是立体像对的匹配相关技术.文章论述了像元块区域相关的匹配算法,首先在前视CCD扫描记录的图像上定义均匀的空间格栅,然后通过该图像每个格栅点周围的像元组与后视CCD扫描记录图像某点周围的像元组的相关性比较,寻找相应的匹配点.最后通过像元块的区域相关技术对三线阵CCD相机扫描记录的沙盘地形数据进行处理,给出了沙盘地形的数字高程模型.     

面阵CCD芯片KAI—1010M的高速驱动系统设计

介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升沿和下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点.实验结果表明,此CCD驱动系统采用低成本的器件,性能好、成本低、能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15frtame/s,满足空间测绘相机的系统设计要求.若进一步改进电路,数据输出速率可达27frame/s.     

基于蝴蝶模型的星载嵌入式软件测试策划

为降低星载嵌入式软件测试风险,提高软件的研制效率,给出了一种星载嵌人式软件测试策划方法,并利用该方法策划了基于蝴蝶模型的星载相机嵌人式软件的测试.首先,介绍了蝴蝶模型,针对星载嵌人式软件的特点,在蝴蝶模型测试过程的思想基础上,给出基于星载嵌入式软件的测试策划方法,并分析了方法的优点;然后,以某星载相机嵌入式软件为例,应...     

面阵CCD KAI-0340DM高速相机的设计

使用常规CCD设计了高速相机系统,并解决了相机高速工作方式下的一系列难题.介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-0340DM的工作原理,采用高度集成视频处理芯片来产生各高速时序信号;通过提高驱动芯片与线路板的热传导效率增加有效散热面积从而降低芯片的温升;建立了高速运放电路的自激振荡模型,并采用有效方法克服了自激振荡;采用...     

基于TSC695F和FPGA的CAN总线接口设计

新一代空间相机控制器采用具有高可靠性的32位处理器TSC695F和Flash型FPGA APA600作为核心控制单元,采用CAN总线与小卫星平台上各单元通信;由于TSC695F采用独立的32位数据线和地址线,而CAN总线控制器SJA1000采用8位分时复用的数据线和地址线;且TSC695F和SJA1000的地址线和数据线采用5V电平,APA600的输入输出接口采用3.3V电平,需要根据读写过程中数据流向对电平转换芯片的方向进行控制;提出了一种基于APA600的TSC695F与SJA1000的接口逻辑电路设计方法,给出了VHDL源码和在TSC695F中使用该CAN总线接口的具体方法;在实验中使用逻辑分析仪对实际工作过程中时序参数进行测量,实验结果表明采用本文的设计满足CAN总线接口时序要求,可以实现空间相机控制器与星上其他单元可靠的通讯。     

线阵-面阵CCD三线阵立体测绘相机焦平面组件的研制

介绍了线阵-面阵CCD(LMCCD)制式相机的相关原理,提出实现LMCCD相机的关键在于相机焦平面组件的研制.给出了LMCCD相机焦平面组件在研制过程中的关键技术,如LMCCD像面基板与CCD的高精度拼接,焦平面组件电子学部分的低噪声、高集成度设计,焦平面组件在真空环境下的热噪声抑制和热传导设计,以及焦平面组件的装配和焊接等.最后,给出了研制和测试结果.LMCCD拼接的共面精度优于5 μm,平移量和平行度均优于2μm;在典型工作情况下,实验室测试信噪比优于90;在15 min的工作周期下,焦面组件的温度控制在30℃以下.这些结果满足LMCCD制式相机关于CCD拼接、焦面温度控制和信噪比的要求.