一種多通道輸出的ccd攝像裝置的圖像拼接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電成像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，生產(chǎn)廠家為提高C⑶傳感器的輸出幀頻，開(kāi)發(fā)多通道(TAP)面陣C⑶或者線陣CXD傳感器，例如柯達(dá)(KODAK)公司的面陣C⑶為例子，KA1-16000為雙通道輸出CXD傳感器，如圖1所示；KA1-29050為4通道傳感器，如圖2所示；DALSA公司的線陣CXDP3-80-xxk40為8通道傳感器，如圖3所示。
[0003]通道輸出傳感器對(duì)于提高幀頻，增加CCD的分辨率有直接意義；而對(duì)于CCD相機(jī)的設(shè)計(jì)者，將多個(gè)通道拼接成一幅圖像無(wú)疑是增加了設(shè)計(jì)者的工作量，如果拼接不當(dāng)將在圖像的中間少一些數(shù)據(jù)，圖像出現(xiàn)突變。
[0004]目前，傳統(tǒng)多通道傳統(tǒng)拼接方法如下:
[0005]以雙通道(XD相機(jī)為例，介紹一下(XD相機(jī)的工作原理。如圖4所示，首先FPGA產(chǎn)生CCD所需要的工作時(shí)序，工作時(shí)序經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換為CCD所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，CCD通過(guò)通道I和通道2將模擬信號(hào)輸出，兩路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給FPGA，F(xiàn)PGA將兩路信號(hào)進(jìn)行拼接整合，并發(fā)送給壓縮或者存儲(chǔ)處理。
[0006]FPGA產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)序到CXD所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路有一個(gè)時(shí)間延時(shí)Tltelay ，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到CXD輸出有一個(gè)時(shí)間延時(shí)TMay ，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器有個(gè)時(shí)間延遲Tllelay ADC，還有布線上的延時(shí)Tllelay CiMUit。對(duì)于FPGA的同步系統(tǒng)，從CXD驅(qū)動(dòng)時(shí)序輸出到CCD數(shù)字輸出之間的時(shí)間延時(shí)TDelayS:
[0007]TpeIay T Delay—Driver+TDelay—CCD+TDelay—ADC+TDelay—Circuit (2)
[0008]其中:TDelay驅(qū)動(dòng)電路延時(shí)
[0009]TDelayOT 固有延時(shí)
[0010]Tltelay AD。模數(shù)轉(zhuǎn)換器延時(shí)
[0011]Tltelayj3ilxuit 電路延時(shí)
[0012]拼接圖像必須知道Tllelay，通過(guò)公式(3)計(jì)算出這段時(shí)延相當(dāng)于多少個(gè)像素時(shí)鐘NMay—PiMls，將得到的時(shí)延時(shí)鐘數(shù)與FPGA的同步系統(tǒng)計(jì)數(shù)器做比較，確定有效像素的首位置
PActive—Pixel j，
從而實(shí)現(xiàn)圖像拼接。
[001 3] ^Delay_Pixels T Delay^^Per1d PiXel ⑶
[0014]其中:NDelay>13是TDelay相當(dāng)于多少個(gè)像素；
[0015]Tperitjd Pixel是像素的周期
[0016]對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，用示波器測(cè)得電路延時(shí)Tltelay Tltelay CiMUit，查閱資料得知器件延時(shí) TDe；iay—ad。和 T
Delay—CCD， 最后得到 ^Delay °
由于測(cè)量誤差，器件的不同特性，得到TMay—般需要很長(zhǎng)的過(guò)程，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，也需要做一定的工作量。因此，傳統(tǒng)方法拼接起來(lái)比較慢，通用性差，拼接的正確性和時(shí)效性都不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，該方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高效、通用性強(qiáng)，提高了拼接的正確性、時(shí)效性。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0019]一種多通道輸出的CXD攝像裝置的圖像拼接方法，包括以下步驟:
[0020]I]在產(chǎn)生CXD驅(qū)動(dòng)時(shí)，在有效驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后多產(chǎn)生100個(gè)水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0021]2]待C⑶輸出所有有效數(shù)據(jù)Active Pixels之后，相應(yīng)多產(chǎn)生100個(gè)灰度值為O的無(wú)效像素；
[0022]3]調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭的光圈值和曝光時(shí)間，使CCD輸出的像素都是飽和灰度值；
[0023]4]用FPGA的在線分析儀，得到FPGA的系統(tǒng)同步計(jì)數(shù)器COUNTER和FPGA的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)CCD數(shù)字信號(hào)輸出最后一個(gè)飽和灰度值時(shí)，記錄該處的同步計(jì)數(shù)器的值PArtive
Pixel—2436;
[0024]5]根據(jù)下式計(jì)算有效像素的首位置Pa-X1:
[0025]PActive—Pixel—I — P Active—Pixel—2436—2435(I)
[0026]6]根據(jù)確定的有效像素的首位置PArtive—PiMl—凍現(xiàn)圖像拼接。
[0027]上述步驟3中相機(jī)鏡頭的光圈值為F2.8，曝光時(shí)間為100ms。
[0028]上述相機(jī)鏡頭為computer公司的8位數(shù)字圖像KA1-16000相機(jī)的16mm的定焦鏡頭O
[0029]上述相機(jī)的飽和灰度值是255。
[0030]上述在線分析儀為使用Quartus公司的在線分析儀Signal Tap II LogicAnalyzer。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0032]該多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高效、通用性強(qiáng)，提高了拼接的正確性、時(shí)效性。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是KA1-16000的示意圖；
[0034]圖2是KA1-29050的示意圖；
[0035]圖3 是 P3-80_xxk40 的示意圖；
[0036]圖4是雙通道CXD相機(jī)工作原理圖；
[0037]圖5是KA1-16000的2437是黑像元示意圖；
[0038]圖6是KA1-16000的有效像素分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本方法是在不確定有效像素的首位置PArtive PiMl」的情況下，首先確定有效像素的末位置，反過(guò)來(lái)反推有效像素的首位置pAc;tive—PiMl—i信息，實(shí)現(xiàn)圖像拼接。
[0040]以KODAK公司的KA1-16000為例，首先對(duì)CCD的特性進(jìn)行分析。KA1-16000輸出圖像從左右兩個(gè)通道輸出，左右通道的輸出的格式如下:
[0041]CO)的輸出=12 個(gè)空像元(Empty Pixels) +28 個(gè)黑像元(Light ShieldPixels)+16 個(gè)啞像元(Dummy Pixels)+2436 個(gè)有效數(shù)據(jù)(Active Pixels)
[0042]根據(jù)CCD的特性，當(dāng)2436個(gè)有效像元輸出之后，之后應(yīng)該是黑像元，由于像元之間有漏光存在，所以2346個(gè)有效像元之后的一個(gè)像元即2347應(yīng)該有一定的值，再之后的的2348就應(yīng)該是黑的了。
[0043]本方法具體過(guò)程如下:
[0044]步驟I在產(chǎn)生CXD驅(qū)動(dòng)時(shí)，多產(chǎn)生100個(gè)水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)；待CXD輸出所有有效數(shù)據(jù)Active Pixels之后，會(huì)多輸出100個(gè)無(wú)效像素(此時(shí)像素的灰度值為O)；
[0045]步驟2此時(shí)將相機(jī)鏡頭的光圈值開(kāi)大，同時(shí)曝光時(shí)間長(zhǎng)一些，保證CCD輸出的都是飽和的數(shù)值。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的KA1-16000相機(jī)采用的是8位的數(shù)字圖像，即該相機(jī)像元的飽和灰度值是255。
[0046]步驟3用FPGA的在線分析儀，記錄FPGA的系統(tǒng)同步計(jì)數(shù)器COUNTER和FPGA得到的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)CCD數(shù)字信號(hào)輸出的最后一個(gè)255灰度值時(shí)，該位置為有效像素的2436位置，同時(shí)記錄該處的同步計(jì)數(shù)器的值PAc;tive—Pixel—2436。
[0047]步驟4根據(jù)公式(I)計(jì)算出有效像素的首位置:
[0048]PActive—Pixel—I P Active—Pixel—2436 2435
[0049]步驟5根據(jù)確定的有效像素的首位置PA。*—Pijreu實(shí)現(xiàn)圖像拼接。
[0050]本系統(tǒng)采用的FPGA是Altera公司的，使用Quartus的在線分析儀SignalTap II Logic Analyzer對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析記錄。(XD數(shù)字信號(hào)輸出的最后一個(gè)255灰度值的位置對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)同步計(jì)數(shù)器PAc；tive—PiMl—2436的2796這個(gè)位置；由于CXD像素漏光原因，在系統(tǒng)時(shí)鐘的2797位置CXD像素的灰度值為31，2798之后的像素灰度值全部為0，即全黑，與分析一致。因此相機(jī)的有效像素的末位置為2796，將數(shù)據(jù)代入公式(I)，得到2796-2435 =361，計(jì)算出有效像素的首位置為系統(tǒng)時(shí)鐘的361位置，從而實(shí)現(xiàn)圖像拼接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，其特征在于，包括以下步驟: 1]在產(chǎn)生CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)，在有效驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后多產(chǎn)生100個(gè)水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 2]待C⑶輸出所有有效數(shù)據(jù)ActivePixels之后，相應(yīng)多產(chǎn)生100個(gè)灰度值為O的無(wú)效像素； 3]調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭的光圈值和曝光時(shí)間，使CCD輸出的像素都是飽和灰度值； 4]用FPGA的在線分析儀，得到FPGA的系統(tǒng)同步計(jì)數(shù)器COUNTER和FPGA的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)CXD數(shù)字信號(hào)輸出最后一個(gè)飽和灰度值時(shí)，記錄該處的同步計(jì)數(shù)器的值PAc;tive—PiMl—2436; 5]根據(jù)下式計(jì)算有效像素的首位置ΡΑ。*—: PActive—Pixel—I P Active—Pixel—2436 2435(I) 6]根據(jù)確定的有效像素的首位置PA。*—PiMl—凍現(xiàn)圖像拼接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，其特征在于:所述步驟3中相機(jī)鏡頭的光圈值為F2.8，曝光時(shí)間為100ms。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，其特征在于:所述相機(jī)鏡頭為computer公司的8位數(shù)字圖像KA1-16000相機(jī)的16mm的定焦鏡頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，其特征在于:所述相機(jī)的飽和灰度值是255。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，其特征在于:所述在線分析儀為使用Quartus公司的在線分析儀Signal Tap II Logic Analyzer。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法，該方法是在不確定有效像素的首位置PActive_Pixel_1的情況下，首先確定有效像素的末位置，反過(guò)來(lái)反推有效像素的首位置PActive_Pixel_1信息，實(shí)現(xiàn)圖像拼接；相機(jī)鏡頭采用computer公司的8位數(shù)字圖像KAI-16000相機(jī)的16mm的定焦鏡頭；在線分析儀為Quartus公司的在線分析儀Signal TapⅡ Logic Analyzer。該多通道輸出的CCD攝像裝置的圖像拼接方法可應(yīng)用于多通道輸出的面陣、線陣CCD攝像裝置的調(diào)試，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高效、通用性強(qiáng)；提高了拼接的正確性、時(shí)效性。
【IPC分類】H04N5-265, H04N5-232
【公開(kāi)號(hào)】CN104601881
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410810544
【發(fā)明人】王浩, 周祚峰, 閆肅, 唐利孬, 曹劍中, 張海峰, 楊磊, 任龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日