基于面阵CMOS图像传感器的2×2拼接系统

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1、基于面阵CMOS图像传感器的2X2拼接系统视频电路设计杨小乐董建婷董杰北京空间机电研究所摘要：本文论述了以2©2K面阵CMS图像传感器LUPM000为基础的2x2光学拼接系统视频电路的方案设计，具体软硬件设计。每块传感器具有独立焦面电路和信号处理电路，系统采用编码与控制电路实现四块传感器同时曝光成像和积分时间同步设置，编码与控制电路将四块传感器的图像数据编码后通过一路CaneraLink接口输出。实验成像结果表明,电路运行可靠，操作灵活，可扩展性强，能够得到很好的拼接图像。关键字：面阵C応LUPM000拼接视频电路Thevideocircu

2、itdesignof2x2stitchingsystembasedonareaCMOSimagesensor.YangxiaoleDongjiantingDongjieBeijinginstituteofspaceMechanics&ElectricityAbstract：Thispaperdissertatevideocircuitprojectdesign,hardwareandsoftwaredesignof2x2opticalstitchingsystembasedon2Kx2KareaCMOSimagesensorLUPA4000

3、.Everysensorhasitsownfocalplaneandsignalprocesscircuit,systemrealizefoursensorexposalandintegraltimechangesynchronouslybycodingandcontrolcircuit.CodingandcontrolcircuitarrangesfoursensorimagedataandsendsoutthroughoneCameraLinkinterface.Experimentresultshowedthatcircuitruns

4、stably,operatesandexpandsflexibly,cangetgoodstitchingimage.Keywords:areacmos^LUPA4000、stitchingvideocircuit1引言目前高轨遥感相机是我国航犬遥感器发展的一个重要方向，是捉高我国光学遥感时间分辨率的重要手段。高轨遥感往往要求具有较高空间分辨率和极高的时间分辨率，同时要求具有较大单景观测幅宽。高轨遥感大多使用面阵图像传感器。目前而阵CMOS图像传感器的像元规模较小，无法满足高轨遥感单景观测幅宽要求，因此需要采用传感器拼接来满足系统耍求。LU

5、PA4000为Cypress公司的2KX2K面阵CMOS图像传感器，本文论述了基于该图像传感器的采用光学拼接方法的2X2拼接系统的视频电路设计，介绍电路设计思路和方法，结合实验成像结果介绍了具体设计过程。2系统功能与硬件设计2.1LUPA4000图像传感器LUPA4000是一款具有四百万像素的APS图像传感器，它具有同步电子快门的功能；可实现开窗读出，在不开窗口的模式下读出速度为侮秒15帧;动态范围在单斜率积分模式下动态范围为66dB,可以通过双斜率或多斜率积分來提高其动态范围最高可达90dB,内部是集成两块lObit的AD转换，可选择单抽

6、头或双抽头读出，有效地提高图像读出速率。2.2系统方案设计2X2拼接系统电路设计中要保证每个传感器能够正常成像，能够接受上位机指令，完成每块传感器工作参数设置；通过接受上位机触发脉冲，实现4块传感器同时曝光成像（谋差小于100ns）；能够将4块传感器的图像数据，拼接为一幅完整的图像通过1路CameraLink接口发送给图釆设备。为方便系统调试，提高拼接系统灵活性，系统中每块传感器采用独立供电，具有独立的信号处理电路，具有独立的时钟。系统采用编码与控制电路，保证在4块传感器同时曝光成像的图1系统方案示意图整个电路由CameraLink接口串联

7、，信号处理电路与编码控制电路通过CameraLink接口连接,编码与控制电路与图采通过CameraLink接口连接。系统成像控制流程：图采设备通过CameraLink接口中的CC1控制接口向编码与控制电路发送控制脉冲（上升沿有效），编码与控制电路检测到该脉冲后通过四路CameraLink接口同时向四块信号处理电路转发控制脉冲，信号处理电路检测到脉冲后开始控制传感器积分，读出图像数据。系统工作参数设置流程：图采设备通过CameraLink接口屮的串口向编码与控制电路发送工作参数设置命令，编码与控制电路接收到该命令后通过CameraLink接口

8、中的串口同时向四块信号处理电路转发该命令。系统图像数据流程：各个信号处理电路具有独立时钟，依据成像控制流程可知，四块信号处理电路输出的图像数据不可能同步到达编码与控制电路，因此编