ccd是一种光电转换式图像传感器它利用光电转换原理把图[]

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1、前言CCD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[1]。对被测图像信息进行快速采样、存储及数据处理,是线阵CCD数据采集发展的新方向。寻找满足要求的处理器已成当务之急。DSP(数字信号处理器)是一种具有高速性、实时性和丰富的芯片内部资源的处理器,它的出现为人们解决了这个难题。为了节约成本、减少体积,本文用CPLD控制图像的

2、读入,以TMS320VC5402DSP作为处理器,并结合CA3318CEA/D转换器介绍一种CCD图像采集处理系统的设计方法。根据课题研究,将此系统应用于手写体数字的采集和识别中。如果配以适当的光学系统,便可以实现光-机-电-算一体化设计。现代图像采集技术发展迅速，各种采集方法已经相当成熟。本文是一种结合课题设计的数据采集系统，主要用于手写数字的采集。邮政编码、统计报表、财务报表、银行票据、人口普查表等等，这类信息的核心技术是手写数字。随着国家信息化进程的加速，手写数字识别的应用需求将越来越广泛，它已成为目前国际上研究的一个热点，具有广阔的应用前景。研制手写数字识

3、别系统的关键是掌握手写数字图像的采集和识别技术，以往的采集工作都是借助扫描仪、高性能的摄像机和小型机来完成，造价高、体积大而且不易携带。针对这一问题，本文提出了一种基于CCD的图象采集系统。1系统概述本系统主要由线阵CCD、ADC、DSP、可编程逻辑器件CPLD等几部分组成。待输入图像经光源照明后,经物镜成像在CCD光敏元件阵列上,CCD通过驱动电路完成一次Y方向的自扫描。在控制电路的作用下,CCD输出信号进行滤波放大处理,并经A/D转换电路进行数字化处理。一行图像数据通过数据通道进入帧存储器。以上操作与CCD自扫描同步进行,不受CPU的控制。随后,控制电路启动步

4、进电机,带动进纸机构移动到下一采样位置,CCD又进行Y方向的自扫描,并重复上述过程,输入第二行的数据,直至整幅画面输入完毕。DSP读取存储器存储的处理数据,并根据用户的要求将处理结果上传给主机供用户使用。系统结构图如图1-1所示。机械传动光学系统CCD放大滤波A/DSRAM`USP步进电机可编程逻辑驱动电机CPLDDSPPC机图1-1　系统结构图2基本硬件组成2.1线阵CCD传感器2.1.1CCD传感器概述：自二十世纪80年代开始，摄影技术出现了革命性的突破，即电荷耦合器件CCD（ChargedCoupledDevice）的广泛应用。目前，CCD技术已发展成一项具

5、有广泛应用前景的新技术，成为现代光电子与测试技术中最受关注的研究热点之一。例如，在国防军事领域，CCD成像技术在微光、夜视、遥感应用中发挥着巨大的作用，适应了现代高技术战争的需求，成为军事微电子学的研究热门；在科研领域，由于其灵敏度高、噪声低，成为研究宏观（如天体）和微观（如生物细胞）现象不可缺少的工具；CCD具有成本低、小而轻的特点，在图像通信领域也获得了广泛的用途；在工程测量领域，CCD在工件尺寸测量、工件表面质量检测、物体热膨胀系数测量、光强分布测量等方面都有很好的应用。电荷耦合器件(简称CCD)的突出特点是以电荷作为信号，而不同大多数器件是以电流或者电压为

6、信号。CCD的基本功能是电荷的储存和电荷的转移。因此，CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储传输和检测。CCD本身具有高分辨率、高灵敏度、像素位置信息强、结构紧凑及其有的特性密切相关。因此各种CCD器件广泛应用于军事、工业、商业医学、科研等领域。电荷耦合摄像器件是用于摄像或像敏的器件。简称为ICCD。它的功能是把二维光学图像信号转变为一维时序的视频信号输出。它有两大类型：线阵和面阵。二者都需要用光学成像系统将景物图像成在CCD的像敏面上。像敏面将照在每一像敏单元上的图像照度信号转变为少数载流子数密度信号存储于像敏单元(MOS电容)中。然后，再转移到CCD的

7、位移寄存器(转移电极下的势阱)中，在驱动脉冲的作用下顺序地移出器件，成为视频信号。线型CCD可直接接收一维光信息，而不能直接将二维图像转变为视频信号输出。为了得到整个二维图像的视频信号，就必须用扫描的方法来实现。2.1.2CCD的主要性能:(1)像元分辨率与摄像分辨率：对于摄像系统而言，CCD图像扫描方式是被采用金属网栅采样的显微图，像元分辨率和摄像系统分辨率是CCD图像传感器是两个很重要的参数指标。所谓像元分辨率就是指CCD图像传感器中每一个像元所覆盖的被测物体宽度，由于CCD依据几何学光学原理，而没考虑摄影物的对比度，显微光学系统的衍射以及像位移的影响。但是，

8、对于摄像系