基于emccd成像器的信息采集处理系统硬件设计

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005工程硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于EMCCD成像器的信息采集处理系统硬件设计论文作者：冯兆辉学科：电子与通信工程指导教师：汪友生副教授、吴强副教授论文提交日期：2016年6月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201302194密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于EMCCD成像器的信息采集处理系统硬件设计英文题目：THEHARDWAREDESIGNOFIMAGEACQUISITIONANDPROCES

2、SINGSYSTEMBASEDONEMCCD论文作者：冯兆辉学科：电子与通信工程研究方向：DSP与嵌入式系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：汪友生副教授、吴强副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研巧工作及取得的研。，究成果尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研党成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构一的学位或证书而使用过的材斟。与我同工作的罔志对本研巧所做的任何寅献均己在论

3、文中作了巧确的说明并表示了谢意。签名：毒祁碱曰亂年月■＾日於／各《ｆ关于论文使用授孜的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学怔论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅巧惜阅；学校可抖公布论文的全部或部。分巧容，可Ｗ采用影印、缩巧或其他賞制手段保存论文（保密的论文在解密后应遵守化规定）八签扣考聲曰瓶〉女年若月曰日期＊导师湛名：（曰：＾＾又６／／年６月＾摘要摘要电子倍增电荷耦合器件（ElectronicMultiplyingChargeCoupledDevice，EMCCD）以其在微光

4、条件下对光感极高的灵敏度特性，已经成为了微光夜视技术的主要技术之一，广泛的应用于航空航天、空间探测、国防军事、生物医学、医疗影像等领域。该技术自上世纪90年代国外首次提出以来，发展十分迅速。然而国内对于微光条件下EMCCD成像系统的研制还处于起步阶段，且大多数均侧重于EMCCD成像理论成果分析。本文主要针对EMCCD信息采集处理系统硬件电路进行研究，完成了如下主要工作：为改善现有微光成像设备图像成像效果，本文设计了一套集电子倍增CCD成像及图像信息处理传输于一体的复杂成像系统，其中包括：EMCCD成像驱动及模拟前端电路设计、成像器主控器电路设计及系统对外

5、接口电路设计。该系统搭载了目前为止最为先进的EMCCD传感器芯片，在极低光照条件下（10-3LUX）具有高灵敏度、低噪声等图像成像优势。同时配合Xilinx推出的最新片上系统（SystemonChip，SOC）ZYNQ-7000系列处理芯片，使得系统在保证了微光成像质量的同时，提高了系统对图像采集和处理的能力。本文对EMCCD传感器的器件结构和工作成像原理进行讨论，总结分析了影响EMCCD传感器成像效果的关键因素，为EMCCD成像器系统的整体研制提供了理论基础。在系统需求的基础上，结合使用环境对传感器驱动电路进行合理优化，充分发挥EMCCD图像传感器的性

6、能。系统主控方面采用ZYNQ-7035处理器，芯片内置“FPGA+ARM”双核心架构，保证EMCCD成像器主控系统在控制能力和数字信号处理能力上的最佳分配，并配置有相当丰富的外部存储器和灵活可靠的高速对外通信接口，可以在不同应用需求下发挥最大效能。此外，整体成像器系统采用多块PCB板卡堆叠的物理连接方式，可通过改变板卡组合结构，实现EMCCD成像器在多种应用场合下的应用，具有较高的系统适应性，为研发人员的二次开发提供了充分条件，为该EMCCD成像及处理系统的广泛应用打下了坚实的基础。关键词：微光成像；EMCCD；驱动电路；ZYNQ-7000IAbs

7、tractAbstractElectronicmultiplyingchargecoupleddevice（EMCCD）hasbecomeoneofthecoretechnologiesoflowlightlevelnightvisiontechnologybecauseofitshighsensitivitycharacteristicstolight,anditiswidelyusedinaerospace,spaceexploration,nationaldefense,military,biomedical,medicalimagingandot

8、herfields.EMCCDtechnologyhasdevelopedver