基于CPLD的线阵CCD图像采集系统.pdf

《基于CPLD的线阵CCD图像采集系统.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《电气自动化)2012年第34卷第1期基于CPLD的线阵CCD图像采集系统张志成毕明德孙志刚肖力(华中科技大学控制科学与工程系信息所，湖北武汉430074)摘要：介绍了一种基于CPLD的图像采集系统，详细论述了线阵CCD的驱动方法、图像信号的处理与传输，并给出了测试结果。此系统很好地完成了高速运动状态下的图像采集工作。关键词：CPLD；线阵CCD；CCD信号处理[中图分类号]TP391．4；TN386．5[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)01—0028一o3LinearArrayCCDI

2、mageAcquisitionSystemBasedOnCPLDZhangZhichengBiMingdeSunZhigangXiaoLi(ControlScience&Engineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei4300074，China)Abstract：Itdescribedakindofimageacquisitionsystem，discussedthemethodofdrivinglineararrayCCDandth

3、ewaytoprocessingandtransportingtheimagesignalindetail。anditgiventhetestresuhsatlast．Thissystemcouldacqusitiontheimageinhighspeedstatus．Keywords：CPLD；LinearArrayCCD；CCDSignalProcession出图像信号，经集成CCD信号处理器转换为数字信号。为了提05I吾高传输速度与距离，信号转换为LVDS格式输出至计算机显示。图像信号的获取是机器视觉系统

4、得以实现的前提。CCD(电系统结构框图如图1所示。荷耦合器件，ChargeCoupledDevice)是7O年代初发展起来的新型半导体光电成像器件，已经广泛应用于影像传感领域。CCD传2CCD驱动设计感器分为面阵和线阵两类：面阵CCD是二维图像传感器，可以一图像传感器是系统的核心，在驱动脉冲的作用下实现光电荷次输出一幅图像；对于线阵CCD，它直接将一维光信号转换成时的转换、存储、转移和输出。本系统对扫描频率要求较高，故采用序的电信号输出，一次只能获得一行图像信号，但它特别适合于线阵CCD图像传感器TCD1209

5、。TCD1209是一款日本东芝公司高精度测量和运动物体的行扫描成像，因此在工业产品的检测中生产的性能优良的线阵CCD器件，它具有速度快，灵敏度高，动得到了广泛应用。现在市场上国外成品线阵CCD工业相机的价态范围宽，像敏单元不均匀好，功耗低，光谱响应范围宽等优格十分昂贵，占用了机器视觉系统的大部分成本。本文利用线阵点⋯。其像素数达到2048个，最高驱动频率为20MHz，也就是说CCD设计了一种图像采集系统，实现了低成本条件下的高速高其线扫描频率可以达到9K以上，十分符合高速高精度测量的要精度图像采集，为后续的机器

6、视觉系统提供稳定可靠的图像求。线扫描频率的计算公式如式(1)，因为包含一些无效像素以数据。及行间信号转移时间，线扫描频率略小于驱动频率除以像素数。1系统设计线扫描频率：(1)整体设计采用CPLD作为处理器，提供各个芯片的时序信号TCD1209的结构如图2所示。TCD1209的光敏阵列共有并实现各种控制功能。线阵CCD图像传感器TCD1209感光后输2075个光电二极管，其中有27个光电二极管被遮蔽(这些遮蔽⋯⋯⋯⋯⋯⋯一-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一；图像采集系统；二极管输出的是没有光照的哑元信号，可以用来进行暗电

7、平校计算机CPLD显示正)，中间的2048个光电二极管为有效的光敏单元。每个光敏单逻辑控制单元光线阵CCDlICCD信号处理IILVDS电图像处学镜TCD

8、209AD9943平转换理卡头L⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯J图1系统结构框图收稿日期：2011—05—26图2TCD1209原理结构图28ElectricaIAutomation《电气自动化)2012年第34卷第1期模式识别PatternIdentifications元的尺寸为14um14urn。TCD1209只有一个转移栅和一个模拟脉冲，分别对浮

9、置栅电平和信号电平采样，再将两次采样的信号移位寄存器，属于单沟道型线阵器件。上电后，光电二极管不断相减作为输出信号。由于两次采样的噪声是相关的，因此噪声被感光，累积的电荷经转移栅到模拟移位寄存器，再逐个串行输出，消除。这样，在消除噪声的同时，也提取到了有效的图像信号。得到模拟的图像信号。转移栅将光敏区和移位寄存器隔离，使得CCD信号的降噪、A／D转换等处理技术对获得高质量的图光敏区进行