[实用新型]一种暗电平指标可控的成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种成像系统，尤其涉及暗电平指标可控的成像系统。

背景技术

图像传感器属于光电产业里的光电元器件，主要分为CCD芯片(Charge Coupled Device)、CMOS芯片(Complementary Metal-Oxide-semiconductor Transistor)和CIS芯片(Contact Image Sensor)。

成像系统主要由光学机械部件、图像传感器、驱动电路和信号处理电路组成。目标通过光学机械部件成像在图像传感器的光敏面上，在驱动电路的作用下，图像传感器完成光电荷的转换、存储、转移和读取过程，从而将光学信息转换为模拟图像电信号，信号处理电路将模拟图像电信号转换为计算机可以存储、处理的数字图像信号。

成像系统随器件、指标、工作环境和寿命等的不同千差万别，然而模拟图像信号处理方法主要有Correlated Double Sampling(CDS)和Sample and Hold (S/H)两种，CDS只能应用于CCD图像信号的处理，S/H可以应用于任一图像传感器的信号处理。多数图像信号处理芯片同时具备CDS和S/H功能，因此，依据模拟图像信号处理方法使成像系统的某些指标可控是成像系统的重要设计思想之一。

暗电平是衡量成像系统性能的重要指标之一(暗电平是指成像系统在无光的条件下，输出数字图像的DN值)，成像系统输出的真实图像应该为输出图像值减去暗电平。显然，必须控制成像系统暗电平尽可能的小，但同时要确保其大于0(EMVA(欧洲机器视觉协会)Standard 1228)，因为，暗电平过大(>0)势必影响成像系统的动态范围，而过小(<0)则影响成像系统的灵敏度(弱目标信息被暗电平湮没)。然而，由于图像传感器和信号处理链路中元器件的个体差异，导致即使是设计完全相同的成像系统，其暗电平也不可能完全一样，即每套成像系统都需单独调节及控制暗电平。

因此，急需一种通用的暗电平指标可控的成像系统和方法。

实用新型内容

为了解决现有的成像系统中的暗电平调节具有局限性的技术问题，本实用新型针对上述情况，提出一种通用的暗电平指标可控的成像系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种暗电平指标可控的成像系统，其特殊之处在于：包括暗电平测试环境、实时图像采集与显示系统以及放置于暗电平测试环境中的光电成像传感器、运算放大器、图像信号处理芯片、开关控制电路、模拟开关和参考电平补偿网络，

所述光电成像传感器的模拟图像信号输出端与运算放大器的输入端+IN连接，所述运算放大器的输出端OUTPUT通过电容与图像信号处理芯片的输入端连接，所述图像信号处理芯片的数字图像信号输出端与实时图像采集与显示系统的输入端连接，

所述参考电平补偿网络通过模拟开关与运算放大器的输入端-IN连接，所述开关控制电路根据光电成像传感器所输出模拟图像信号的哑像元段与有效像元段的时序关系控制模拟开关的闭合与断开。

上述图像信号处理芯片包括对输入信号进行偏置钳位的偏置钳位电路、采样保持电路以及A/D转换器，所述偏置钳位电路、采样保持电路以及A/D转换器依次连接。

上述光电成像传感器为CCD芯片、CMOS芯片或CIS芯片。

上述参考电平补偿网络包括能够提供正参考电平的正电源、能够提供负参考电平的负电源、可变电阻R1、可变电阻R2以及电阻R3,所述可变电阻R1一端与正电源连接，所述可变电阻R2的一端与负电源连接，所述可变电阻R1和可变电阻R2的另一端均与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端通过模拟开关与运算放大器的输入端-IN连接。

本实用新型所具有的积极效果：

1、从正、负两个方向(暗电平大于0或暗电平小于0)实现成像系统的暗电平指标的双向可控。

2、本实用新型方法实现简单，适用于成像系统的设计、测试、生产和维修任意阶段对暗电平指标的标定。

3、本实用新型系统结构原理简单、成本低、通用性强。

附图说明

图1为本实用新型原理示意图；

图2对原始模拟图像信号的哑像元段区段进行电平补偿后的模拟图像信号波形；

图3为图像信号处理芯片（具备输入信号钳位和采样保持(S/H)功能)哑像元段钳位原理示意图；

图4为图像信号处理芯片(具备输入信号钳位和采样保持(S/H)功能)采样保持(S/H)处理原理示意图。

具体实施方式