[发明专利]基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统及控制方法，系统包括FPGA控制器、CCD图像传感器、CCD驱动电路、相关双采样电路CDS、可编程增益放大器PGA电路、采样保持/电容阵列、随机数发生器、多路模拟开关MUX、模拟加法器、A/D转换器(ADC)、存储器和编码器。方法包括系统初始化，随机数发生器产生一个M行N列的随机数矩阵；第1个模拟子块的充电；两个模拟子块的轮流充电；两个模拟子块的轮流压缩测量。该系统具有压缩感知成像系统的通用性、加密性、鲁棒性和可伸缩性等特征。通过串行模拟电信号的交替转存，以CCD帧速率完成视频场景的压缩成像。该方法减少了测量个数，有效降低了传感器功耗，并降低了A/D转换器(ADC)的速度和带宽要求，也降低了成本。

主权项

基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统，其特征在于，该系统包括：FPGA控制器，用于产生CCD垂直时钟信号、采样保持阵列信号和A/D转换控制信号；CCD图像传感器，用于感知视频场景的光强信号，并将其转换为电信号，在CCD图像传感器上产生用电压信号表示的场景模拟像素矩阵；CCD驱动电路，用于将CCD垂直时钟信号缓冲和驱动；相关双采样电路CDS，用于完成CCD输出电压信号解调；可编程增益放大器PGA电路，用于CCD输出电压信号放大，同时将相关双采样电路CDS输出的CCD电压信号中的高频噪声滤出；采样保持/电容阵列，用于储存CCD串行输出的模拟像素；所述采样保持/电容阵列由2个模拟子块构成，两个模拟子块轮流转存CCD串行输出的模拟像素信号；随机数发生器，用于产生二值随机测量矩阵；多路模拟开关MUX电路，用于控制模拟像素完成压缩计算；模拟加法器，用于完成模拟像素压缩计算；A/D转换器，将压缩计算结果转换成数字量；存储器，存储转换得到的数字信号；编码器，对每帧压缩成像数据进行压缩编码；所述FPGA控制器分别连接CCD图像传感器、CCD驱动电路、A/D转换器、采样保持/电容阵列、存储器和编码器；所述驱动电路、CCD图像传感器相互连接，CCD图像传感器连接相关双采样电路，相关双采样电路通过可编程增益放大器PGA连接至采样保持/电容阵列，采样保持/电容阵列通过多路模拟开关MUX连接模拟加法器和随机数发生器，模拟加法器连接至A/D转换器。