一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统技术方案

本发明专利技术一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统，实时监测CCD视频信号的相位变化，并根据监测得到的相位关系变化，对采样时钟的相位关系进行调整，以补偿CCD视频信号由于外部温度或器件老化引起的相位畸变。本发明专利技术提出的CCD视频信号处理系统将CCD驱动信号进行分压与整形处理后，发送至相位监测及采样位置调整模块。该模块能实时监测视频信号相对于内部基准信号的相位变化，并根据监测得到的相位变化计算获得对应的采样位置参数，产生相应的前采样时钟SHP及后采样时钟SHD，从而完成对CCD视频信号采样位置的自适应调整。

【技术实现步骤摘要】
一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统
本专利技术涉及一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统，用于补偿CCD相机在外界温度变化或器件老化引起的延迟偏差，保证CCD视频信号采样点位置的稳定性。
技术介绍
信噪比是空间遥感CCD相机的一个重要指标，而采样点位置是影响CCD图像信噪比的一个重要因素。采样点位置选择不合适，不仅会造成图像信噪比的下降，而且在一些情况下，图像数据甚至不能正常显示。特别是，随着空间遥感相机的CCD像元频率逐步提高，CCD视频信号采样点位置受外界温度变化或器件老化因素影响的程度愈来愈大。传统方式采用全采样位置扫描定标得到相应的信噪比，通过比较各采样点位置时的信噪比，将信噪比相对平缓的采样点簇的中间位置作为最终确定的采样点位置参数，并将该位置参数进行固化，作为相机整个生命周期中的采样位置参数。传统的模拟信号采样位置参数一旦设定，就无法改变，而由于器件延迟特性不仅会随着温度变化而变化，而且也会随着器件老化而发生改变，这样就会造成，通过定标设定的最佳采样点位置发生了相位偏移，从而影响了图像的信噪比。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统。采用本专利技术可以补偿CCD相机由于外界温度变化或器件老化引起的采样位置相位偏差，保证模拟信号采样位置的稳定，从而保证了图像的信噪比稳定。本专利技术的技术解决方案是：一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统，包括时序基准控制器、CCD时序控制器、CCD驱动电路、CCD电路、滤波及预放电路、采样及AD转换电路、相位监测及采样位置调整模块以及分压与整形电路；时序基准控制器在基准时钟的控制下，产生焦面时钟信号以及信号处理基准时钟；CCD时序控制器根据焦面时钟产生CCD工作所需的时序信号；CCD驱动电路根据产生的时序信号生成满足CCD工作所需的驱动信号，并驱动CCD电路对外部光信号进行采集；CCD电路将采集到的光信号转换为电信号后，将该电信号作为初始视频信号发送给滤波及预放电路进行滤波及预放大处理，获得视频信号并发送给采样及AD转换电路；分压与整形电路采集由CCD驱动电路产生的驱动信号，将该驱动信号进行电平转换获得初始相位信号，使该初始相位信号的电平幅值满足相位监测及采样位置调整模块的输入电平要求，之后对初始相位信号进行整形，使整形获得的相位信号的沿变化率满足阈值要求；相位监测及采样位置调整模块根据时序基准控制器产生的信号处理基准时钟对相位信号进行采样并测量相位信号的相位变化，产生采样时钟并发送给采样及AD转换电路；采样及AD转换电路根据采样时钟对滤波及预放电路发送来的视频信号进行采集，将其转换为数字信号后向外输出。所述分压与整形电路包括电阻R1、电阻R2和施密特触发器；电阻R1的一端接至CCD驱动电路产生的驱动信号，另一端与电阻R2的一端相连；电阻R2的另一端接地；电阻R1与电阻R2的公共端接至施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端接至相位监测及采样位置调整模块。所述相位监测及采样位置调整模块包括相位监测模块、单周期时钟延迟环节测量模块、参数存储模块、相位关系计算模块和采样位置调整模块；相位监测模块测量接收到的相位信号的延迟相位参量以及相位监测模块内部基准信号的延迟相位参量；单周期时钟延迟环节测量模块测量在单个信号处理基准时钟周期内，信号处理基准时钟在延迟链中传输的延迟节点数L；参数存储模块用于存储分频参数k，像元周期采样点数M，默认粗调参数以及默认细调参数，基准SHP位置参数及基准SHD位置参数；相位关系计算模块同时接收参数存储模块存储的相关参数、相位监测模块测量得到的延迟相位参量以及单周期时钟延迟环节测量模块测量得到的延迟节点数L，获得采样位置调整量；采样位置调整模块将计算得到的采样位置相位调整量进行采样时钟的相位调整，产生相应的采样时钟SHP和SHD，并发送给采样及AD转换电路。所述相位监测模块包括两路相位测量延迟链、计数器、分频器；所述的相位测量延迟链包括延迟链、寄存器以及编码器；第一路相位测量延迟链的延迟链对输入的相位信号进行延迟，并将每一个延迟抽头的信号输入到对应的寄存器，并在相位信号有效后的第一个时钟沿进行锁存，锁存的数据发送给对应的编码器后得到相位信号的延迟参数Tf1；同样，将信号处理基准时钟信号通过分频器进行分频，得到与相位信号相同频率的内部基准信号，内部基准信号通过第二路相位测量延迟链的延迟链进行延迟，并将每一个延迟抽头的信号输入到对应的寄存器，并在内部基准信号有效后的第一个时钟沿进行锁存，锁存的数据发送给对应的编码器后得到内部基准信号的延迟参数Tf2；同时，信号处理基准时钟信号通过计数器进行内部计数，计数器值输入到两个寄存器中，其中一个寄存器在相位信号有效后的第一个信号处理基准时钟信号上升沿进行锁存，另一个寄存器在内部基准信号有效后的第一个信号处理基准时钟信号上升沿进行锁存，分别得到相位信号的延迟计数值Tcnt1和内部基准信号的延迟计数值Tcnt2；将Tf1和Tcnt1作为相位信号的延迟参量，将Tf2和Tcnt2作为内部基准信号的延迟参量。所述单周期时钟延迟环节测量模块包括延迟链、D触发器、寄存器以及单时钟周期延迟环节数计算模块；内部基准信号经过D触发器进行延迟后，一路作为延迟链的输入延迟信号，另一路再经过一个D触发器后，作为各延迟节点寄存器的工作时钟，在该工作时钟的上升沿，延迟链各延迟节点的状态锁存至各节点对应的寄存器；单时钟周期延迟环节数计算模块基于对锁存的延迟链各延迟节点的数据状态进行判断，若该寄存器组成的N位向量数据满足下列条件，即：低n1位为全’1’，高(N-n1)位全为’0’，则在单个信号处理基准时钟周期内，延迟信号在延迟链中传输通过的节点数为n1，即L＝n1；所述的N为延迟链总节点数。所述相位关系计算模块计算获得采样位置调整量的具体方法为：本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术将CCD驱动信号进行分压和整形后作为CCD视频信号的相位信号，去除了驱动器件由于温度和老化引起的相位变化对采样位置的影响，减小了模拟信号相位变化程度。(2)传统方法在高像元频率的应用则受到极大限制。而本专利技术中用于监测相位信号相变的相位监测模块，其对相位测量的精度非常高，可以达到100ps。适用于更高像元频率的应用。(3)本专利技术提出的一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统的方法，比传统方法增加的硬件成本很小，分压与整形电路，只需相应的电阻和小规模集成电路组成；相位监测及采样位置调整模块易于集成，可以通过通用的FPGA或专用集成芯片ASIC实现。(4)本专利技术提出的通过模拟信号相位监测，并实时调整采样点位置的方法，不仅适用于可见光CCD视频信号的采样应用，对于类似于红外CCD视频信号的S/H采样应用情况，也同样适用。附图说明图1为本专利技术一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统的原理框图；图2为本专利技术CCD视频信号、相位信号及采样点位置时序示意图；图3为本专利技术分压与整形电路图；图4为本专利技术相位监测与采样位置调整模块原理框图；图5为高精度延时测量原理时序示意图；图6为相位监测模块原理示意图；图7为高精度延迟链单环节延迟参数测量原理示意图；图8为C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统，其特征在于：包括时序基准控制器、CCD时序控制器、CCD驱动电路、CCD电路、滤波及预放电路、采样及AD转换电路、相位监测及采样位置调整模块以及分压与整形电路；时序基准控制器在基准时钟的控制下，产生焦面时钟信号以及信号处理基准时钟；CCD时序控制器根据焦面时钟产生CCD工作所需的时序信号；CCD驱动电路根据产生的时序信号生成满足CCD工作所需的驱动信号，并驱动CCD电路对外部光信号进行采集；CCD电路将采集到的光信号转换为电信号后，将该电信号作为初始视频信号发送给滤波及预放电路进行滤波及预放大处理，获得视频信号并发送给采样及AD转换电路；分压与整形电路采集由CCD驱动电路产生的驱动信号，将该驱动信号进行电平转换获得初始相位信号，使该初始相位信号的电平幅值满足相位监测及采样位置调整模块的输入电平要求，之后对初始相位信号进行整形，使整形获得的相位信号的沿变化率满足阈值要求；相位监测及采样位置调整模块根据时序基准控制器产生的信号处理基准时钟对相位信号进行采样并测量相位信号的相位变化，产生采样时钟并发送给采样及AD转换电路；采样及AD转换电路根据采样时钟对滤波及预放电路发送来的视频信号进行采集，将其转换为数字信号后向外输出。...

【技术特征摘要】
1.一种采样位置自适应调整的CCD视频信号处理系统，其特征在于：包括时序基准控制器、CCD时序控制器、CCD驱动电路、CCD电路、滤波及预放电路、采样及AD转换电路、相位监测及采样位置调整模块以及分压与整形电路；时序基准控制器在基准时钟的控制下，产生焦面时钟信号以及信号处理基准时钟；CCD时序控制器根据焦面时钟产生CCD工作所需的时序信号；CCD驱动电路根据产生的时序信号生成满足CCD工作所需的驱动信号，并驱动CCD电路对外部光信号进行采集；CCD电路将采集到的光信号转换为电信号后，将该电信号作为初始视频信号发送给滤波及预放电路进行滤波及预放大处理，获得视频信号并发送给采样及AD转换电路；分压与整形电路采集由CCD驱动电路产生的驱动信号，将该驱动信号进行电平转换获得初始相位信号，使该初始相位信号的电平幅值满足相位监测及采样位置调整模块的输入电平要求，之后对初始相位信号进行整形，使整形获得的相位信号的沿变化率满足阈值要求；相位监测及采样位置调整模块根据时序基准控制器产生的信号处理基准时钟对相位信号进行采样并测量相位信号的相位变化，产生采样时钟并发送给采样及AD转换电路；采样及AD转换电路根据采样时钟对滤波及预放电路发送来的视频信号进行采集，将其转换为数字信号后向外输出；所述相位监测及采样位置调整模块包括相位监测模块、单周期时钟延迟环节测量模块、参数存储模块、相位关系计算模块和采样位置调整模块；相位监测模块测量接收到的相位信号的延迟相位参量以及相位监测模块内部基准信号的延迟相位参量；单周期时钟延迟环节测量模块测量在单个信号处理基准时钟周期内，信号处理基准时钟在延迟链中传输的延迟节点数L；参数存储模块用于存储分频参数k，像元周期采样点数M，默认粗调参数以及默认细调参数，基准SHP位置参数及基准SHD位置参数；相位关系计算模块同时接收参数存储模块存储的相关参数、相位监测模块测量得到的延迟相位参量以及单周期时钟延迟环节测量模块测量得到的延迟节点数L，获得采样位置调整量；采样位置调整模块将计算得到的采样位置相位调整量进行采样时钟的相位调整，产生相应的采样时钟SHP和SHD，并发送给采样及AD转换电路；所述相位监测模块包括两路相位测量延迟链、计数器、分频器；所述的相位测量延...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫军，刘涛，贺强民，张晔，王妍，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11