[发明专利]全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统

说明书

全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，涉及一种基于CMOS图像传感器全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，为研究探测器在全局快门下的成像特性，使用Camera Link接口同时将复位和感光图像数据读出以进行分析，实现宽曝光时间调节范围应用，将Camera Link协议中的帧有效信号跳变沿在输出图像帧的最后一行进行描述；而输出的行有效信号仅在对应输出有效数据阶段出现，无效阶段处于消隐的低电平。由于输出的图像滞后相应的阶段时序控制信号，采用每行的输出数据同步信号进行输出行有效信号的触发，并根据工作模式的不同设置不同的触发条件。本发明可将采集的图像在上位机上进行多种相关双采样实验，方便灵活。

技术领域

本发明涉及一种全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，具体涉及一种基于CMOS图像传感器全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统。

背景技术

CMOS图像传感器的一种全局快门工作方式的实现方式，是将复位信号和感光图像按帧输出，先输出复位帧，然后输出图像帧，最后进行数字相关双采样，进行图像帧和复位帧的相减操作。为尽可能提高CMOS图像传感器的帧频，不同的曝光时间长度下，探测器处于不同的工作模式；为了研究探测器在全局快门下的成像特性，需要使用Camera Link接口同时将复位和感光图像数据读出以进行分析。

因此，需要对输出的帧有效和行有效信号进行精细设计，将复位帧和图像帧的数据合并为一帧图像，而且在一帧过程中帧有效信号仅能出现一次跳变沿，其高电平必须要覆盖复位和图像帧的有效图像数据；行有效信号的高电平对应每行的有效数据，而在每行的无效数据阶段及非复位与图像行阶段都必须为低电平。

发明内容

本发明为了研究探测器在全局快门下的成像特性，使用Camera Link接口同时将复位和感光图像数据读出以进行分析，实现宽曝光时间调节范围应用，提供一种全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统。

全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，包括CMOS图像传感器、成像控制器和Camera Link接口电路及传输电缆；

成像控制器产生CMOS图像传感器工作所需的时序信号，CMOS图像传感器顺序输出包含复位信号和感光图像的串行数据到成像控制器，所述成像控制器进行串并转换及数据调理后，通过Camera Link接口电路及传输电缆将数据传输至带采集卡的电脑上进行图像数据的分析及处理；所述CMOS图像传感器根据曝光时间的不同，工作在不同的工作模式，当曝光时间长度低于SI阶段的持续时间，CMOS图像传感器工作在A模式下，状态循环为RST_RD阶段、SI阶段、FOT阶段和SIG_RD阶段；所述SI阶段为开始整列的积分阶段，RST_RD阶段为复位图像逐行读出阶段，FOT阶段为存储收集的电荷阶段，SIG_RD阶段为感光图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于SI阶段的持续时间而低于复位帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在B模式下，状态循环为RST_RD_A阶段、SI阶段、RST_RD_B阶段、FOT阶段和SIG_RD阶段，所述RST_RD_A阶段为SI阶段前的复位图像逐行读出阶段，RST_RD_B阶段为SI阶段后的复位图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于复位帧和SI阶段的持续总时间而低于复位帧、图像帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在C模式下，状态循环为RST_RD阶段、FOT阶段、SIG_RD_A阶段、SI阶段和SIG_RD_B阶段，所述SIG_RD_A阶段为SI阶段前的感光图像逐行读出阶段，SIG_RD_B阶段为SI阶段后的感光图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于复位帧、图像帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在D模式下，状态循环为RST_RD阶段、FOT阶段、SI阶段、SIG_RD阶段和BLANK阶段，所述BLANK阶段为空操作阶段。

本发明的有益效果：