[发明专利]高速多通道CCD数据处理和传输系统

说明书

技术领域

本发明适用于高速高清多通道CCD的图像数据实时处理，属于高速实时数据处理领域，特别是一种高速多通道CCD数据处理和传输系统。

背景技术

高分辨率的CCD探测器大都采用高速多通道并行输出结构，高速是由于高分辨率造成CCD像元读出频率高，因而产生高数据率的图像数据。“多通道”包含两层含义：一是为了满足成像对象幅宽要求，采用多片CCD拼接；二是为了保证信号电荷的完全转移输出，CCD采用多个抽头并行输出。这必然带来数字化后CCD图像数据量的急剧增长，增加了后端高速处理与传输的难度。传统的图像数据传输方式“TTL/COMS” 数据通道难以满足高分辨率探测器的要求：首先，物理层接口无法满足数据传输速率；其次，传输通道多，引起传输线数量增加，系统功耗、噪声也随之增大；其三，数据总线数目的增多及传输速率的加快会使PCB布线的难度提高，并且增加了信号的延时和相互干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提出高速多通道CCD数据处理和传输系统，实现多通道高速CCD图像数据的同时获取、无缝拼接、算法处理、数据格式整合以及传输。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高速多通道CCD数据处理和传输系统，包括依次连接的CCD模拟前端、数据处理单元、高速串行传输单元以及高速图像数据采集系统，CCD模拟前端把CCD探测器输出的模拟信号在采样及控制脉冲的作用下通过n个模数A/D转换器输出n通道数字图像数据给数据处理单元，完成各通道数据的同时获取；在数据处理单元中依次完成数字图像数据无缝拼接、算法处理和数据格式整合，将整合后得到单通道高速数据流、数据发送时钟、行同步信号传输给高速串行传输单元，在高速串行传输单元中，将单通道高速数据流经过LVDS串行芯片转化为高速的LVDS数据流进行传输，最终由高速图像数据采集系统对高速串行LVDS数据流进行采集，实现图像数据的实时存储与显示。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）该系统具有小型化，功能模块化，处理实时化，处理算法简单有效便于硬件实现、模块化的算法异步并行执行、采用多种抗干扰措施，提出了异步并行的数据结构，将复杂的，含有大量数据实时统计运算的算法集成到了单片可编程门阵列（FPGA）中。该系统对高速多通道的CCD图像数据采取基于FPGA的区域并行处理的方案，运用FPGA内部RAM构建高速多通道CCD图像数据的缓冲区，在存取控制上采取区域缓存和时分复用的策略完成对高速多通道CCD图像数据的整合处理；（2）传统的图像数据传输方式“TTL/COMS” 数据通道难以满足高分辨率探测器的要求：首先，物理层接口无法满足数据传输速率；其次，传输通道多，引起传输线数量增加，系统功耗、噪声也随之增大；其三，数据总线数目的增多及传输速率的加快会使PCB布线的难度提高，并且增加了信号的延时和相互干扰。本发明能够完成高分辨率图像多通道数据流提供一种新的快速拼接方法，并且可以对拼接好的图像进行高速复杂的算法处理及传输、存储。（3）而对高速多通道图像数据的传输采用高速差分串行传输技术，以高速差分串行的LVDS数据流替代传统的并行“TTL/COMS”信号进行传输，这样可大幅减小传输导线的数量，从而减小了系统的体积和重量，使系统高速传输能力大大加强，并且功耗低、抗干扰能力强，可有效抑制EMI, 精确定位时钟，保证图像数据无误码传输。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是高速多通道CCD数据处理和传输系统结构框图。

图2是FPGA内部并行CCD图像实时处理基本结构示意图。

具体实施方式