高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统技术方案

高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统，涉及TDICMOS的动态行周期成像系统，解决现有技术存在电荷转移错误，出现异常图像的问题，本发明专利技术包括成像控制器和相机成像单元；相机成像单元包括驱动及电平转换电路、探测器、2711模块和成像FPGA；相机成像单元内部的成像FPGA包括行周期处理模块、时序驱动模块和数据训练及整合模块；为节约成本，将成像控制器和成像单元设置为异步系统，成像控制器提供统一的外部硬行周期信号；多光谱行周期采用相邻四行全色行周期累加而非四倍的形式；采取在电荷转移信号的更新位置设置保护区，同时修改电荷转移信号输出判断条件，可以在任意行周期的大小步距跳变下工作。的大小步距跳变下工作。的大小步距跳变下工作。

【技术实现步骤摘要】
高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统


[0001]本专利技术涉及一种高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的动态行周期成像系统，具体涉及在异步硬行周期应用环境下高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的动态行周期成像系统。

技术介绍

[0002]测绘相机应用，要求所有探测器的全色谱段摄像同步性偏差不超过1个像素时钟；所有探测器多光谱谱段的摄像同步性偏差不超过1个像素时钟；所有的全色和多光谱之间的摄像同步性在固定时间延迟基础上，偏差不超过1个像素时钟。对于串行图像数据输出的CMOS探测器应用，其工作频率为像素时钟频率的整数倍，对抖动要求高，采用普通电缆传输容易出现训练失败问题；对于5谱段合一的探测器应用，要求多光谱行周期长度为全色长度的四倍关系，在行周期长度变化的过程中，可能出现驱动信号跳变沿突变的情况。传统的信号高低电平描述方法，限定了必须先进行上升沿或者下降沿进行检测，而当输入信号的跳变沿位置发生突变时，则可能在当前行周期内错过跳变沿的检测，导致在该行周期内未出现信号的跳变沿，变为一个恒定的电平，从而导致电荷转移错误，出现异常图像。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有技术存在电荷转移错误，出现异常图像的问题，提供一种高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的成像系统。
[0004]高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的成像系统，包括成像控制器和相机成像单元；所述相机成像单元包括驱动及电平转换电路、探测器、2711模块和成像FPGA；所述相机成像单元内部的成像FPGA包括行周期处理模块、时序驱动模块和数据训练及整合模块；所述成像控制器和相机成像单元之间为异步系统；
[0005]所述成像控制器输出主份行周期信号、备份行周期信号和主备标识信号到相机成像单元；所述行周期处理模块根据接收的主备标识信号，选择使用主份行周期信号或备份行周期信号来产生时序驱动模块所需全色行启动脉冲、多光谱行启动脉冲、全色行周期长度数据和多光谱行周期长度数据；
[0006]设定所述全色行启动脉冲的周期长度与全色行周期信号长度相同，全色行周期信号长度与根据主备标识信号选择的主份行周期信号长度或备份行周期信号长度相同，所述全色行启动脉冲的宽度等于或大于1个像素时钟周期，所述全色行启动脉冲的上升沿位置时刻滞后所述全色行周期长度数据更新时刻；
[0007]所述多光谱行启动脉冲的周期长度与多光谱行周期信号长度相同，多光谱行周期信号长度与根据主备标识信号选择的四个相邻主份行周期信号长度的累加值或四个相邻备份行周期信号长度的累加值相同；
[0008]所述多光谱行启动脉冲的宽度等于或大于1个像素时钟周期，其上升沿位置时刻滞后所述多光谱行周期长度数据更新时刻；
[0009]所述时序驱动模块输出的转移及控制电平信号，经驱动及电平转换电路，转换为转移及控制驱动信号后送入探测器；
[0010]所述探测器输出的串行图像数据，经数据训练及整合模块输出并行图像数据到2711模块，最终经数传接口输出。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]1、本专利技术中，所述成像控制器和相机成像单元之间为异步系统，成像单元采用本地的晶体产生相关的工作时序和进行探测的训练，抖动小，不会因为传输路径上的时钟抖动过大而导致锁相环失锁或者训练失败；也不需要使用昂贵的传输电缆如微同轴连接器，可以降低系统的设计成本，降低体积和重量。
[0013]2、本专利技术中，成像单元根据成像控制器输出的硬行周期信号上升沿产生全色行启动脉冲，每间隔四次产生一个多光谱行启动脉冲；成像单元通过量测成像控制器输出的硬行周期信号上升沿的间隔时间形成全色的行周期长度，每间隔四行全色行周期长度的累加作为多光谱的行周期长度，这样能保证所有探测器的全色谱段摄像同步性偏差不超过1个像素时钟；所有探测器多光谱谱段的摄像同步性偏差不超过1个像素时钟；所有的全色和多光谱之间的摄像同步性在固定时间延迟基础上，偏差不超过1个像素时钟。
[0014]3、本专利技术中，各驱动控制信号的跳变沿位置根据当前输入的全色p和多光谱行周期B1长度进行计算，全色可用的跳变沿位置区域为(3，p)，多光谱可用的跳变沿位置区域为(3，B1‑
3)；根据驱动控制信号的跳变沿位置进行信号电平的描述方法：根据上升和下降沿的相对位置关系的比较结果，选择位置更小的跳变沿位置优先描述；而对信号的描述并非进行沿位置的检测，而是输出高电平或者低电平持续时间范围的描述，这样即使出现驱动控制信号的跳变沿位置出现突变，探测器也能正常工作，而且能实现高动态传递函数成像。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所述的高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的动态行周期成像系统的原理框图。
具体实施方式
[0016]结合图1说明本实施方式，高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS的成像系统，包括成像控制器和相机成像单元；所述相机成像单元包括驱动及电平转换电路、探测器、2711模块和成像FPGA；所述相机成像单元内部的成像FPGA包括行周期处理模块、时序驱动模块和数据训练及整合模块；所述成像控制器和相机成像单元之间为异步系统；
[0017]所述成像控制器输出主份行周期信号、备份行周期信号和主备标识信号到相机成像单元。行周期处理模块根据接收到的主备标识信号，选择使用主份行周期信号或备份行周期信号来产生时序驱动模块所需全色行启动脉冲、多光谱行启动脉冲、全色行周期长度数据和多光谱行周期长度数据。时序驱动模块输出的转移及控制电平信号，经外部的驱动及电平转换电路，转换为转移及控制驱动信号后送给探测器进行正常的工作。输出的探测器的工作时序是在时序驱动模块中产生的，工作时主要依据从行周期模块输入的全色和多光谱行启动脉冲及对应的行周期长度数据。从探测器输出的串行图像数据，经数据训练及整合模块输出顺序并行图像数据到2711模块，最终经数传接口输出。
[0018]本实施方式中，多光谱行周期信号长度B1存在两种取值；当全色行周期信号长度为恒定值时，多光谱行周期信号长度为B1＝4p；当全色行周期为不同值时，多光谱行周期信号长度B1＝p1+p2+p3+p4；
[0019]p1、p2、p3、p4分别为相邻四个全色行周期信号长度，p为恒定的全色行周期信号长度。
[0020]所述全色行启动脉冲、多光谱行启动脉冲分别对时序驱动模块内的全色时序计数器和多光谱时序计数器进行复位；全色各驱动控制信号的跳变沿更新时刻为全色时序计数器的计数值为0的时刻；多光谱各驱动控制信号的跳变沿更新时刻为多光谱时序计数器的计数值为0的时刻。
[0021]本实施方式中，所述驱动及电平转换电路输出的各转移及控制驱动信号的跳变沿位置根据当前输入的全色行周期长度p和多光谱行周期长度B1进行计算，全色转移及控制驱动信号可用的跳变沿位置区域为(3，p)，多光谱转移及控制驱动信号可用的跳变沿位置区域为(3，B1‑
3)；当计算获得的全色的跳变沿位置处于0～3时，则将跳变沿位置设置为3；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统，包括成像控制器和相机成像单元；所述相机成像单元包括驱动及电平转换电路、探测器、2711模块和成像FPGA；所述相机成像单元内部的成像FPGA包括行周期处理模块、时序驱动模块和数据训练及整合模块；其特征是：所述成像控制器和相机成像单元之间为异步系统；所述成像控制器输出主份行周期信号、备份行周期信号和主备标识信号到相机成像单元；所述行周期处理模块根据接收的主备标识信号，选择使用主份行周期信号或备份行周期信号来产生时序驱动模块所需全色行启动脉冲、多光谱行启动脉冲、全色行周期长度数据和多光谱行周期长度数据；设定所述全色行启动脉冲的周期长度与全色行周期信号长度相同，全色行周期信号长度与根据主备标识信号选择的主份行周期信号长度或备份行周期信号长度相同，所述全色行启动脉冲的宽度等于或大于1个像素时钟周期，所述全色行启动脉冲的上升沿位置时刻滞后所述全色行周期长度数据更新时刻；所述多光谱行启动脉冲的周期长度与多光谱行周期信号长度相同，多光谱行周期信号长度与根据主备标识信号选择的四个相邻主份行周期信号长度的累加值或四个相邻备份行周期信号长度的累加值相同；所述多光谱行启动脉冲的宽度等于或大于1个像素时钟周期，其上升沿位置时刻滞后所述多光谱行周期长度数据更新时刻；所述时序驱动模块输出的转移及控制电平信号，经驱动及电平转换电路，转换为转移及控制驱动信号后送入探测器；所述探测器输出的串行图像数据，经数据训练及整合模块输出并行图像数据到2711模块，最终经数传接口输出。2.根据权利要求1所述的高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统，其特征在于：所述滞后时刻大于或等于1个像素时钟周期，小于20个像素时钟周期。3.根据权利要求1所述的高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统，其特征在于：多光谱行周期信号长度B1存在两种取值；当全色行周期信号长度为恒定值时，多光谱行周期信号长度为B1＝4p；当全色行周期为不同值时，多光谱行周期信号长度B1＝p1+p2+p3+p4；p1、p2、p3、p4分别为相邻四个全色行周期信号长度，p为恒定的全色行周期信号长度。4.根据权利要求1所述的高摄像同步性和精细像移补偿的TDICMOS成像系统，其特征在于：所述全色行启动脉冲、多光谱行启动脉冲分别对时序驱动模块内的全色时序计数器和多光谱时序计数器进行复位；全色各驱动控制信号的跳变沿更新时刻为全色时序计数器的计数值为0的时刻；多光谱各驱动控制信号的跳变沿更新时...

【专利技术属性】
技术研发人员：余达，刘金国，周怀得，徐东，梅贵，周磊，孔德柱，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：