[发明专利]一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法

摘要

一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，通过完整的成像系统，利用相关双采样技术统计两个采样保持脉冲的关系，统计采样位置变化时图像的特征量，并通过计算特征量的变化值，获得准确的CCD模拟信号信息，直接得到CCD的工作状态，从而为选取采样位置提供依据。该方法根据实际相机使用情况及模拟信号幅值变化情况给出CCD模拟信号在一个信号周期内的完整波形，使得选取结果具有较好的适应性。波形图像稳定性高，成像情况好。

主权项

1.一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)设定预设采样位置，对CCD输出模拟信号进行相关双采样，通过改变预设采样位置得到不同位置的图像并进行存储，直至得到一个信号周期内所有采样位置图像；

(2)对步骤(1)所得所有采样位置图像进行统计，计算出每幅图像的特征值；

(3)根据步骤(2)所得各图像特征值，绘制CCD模拟信号于一个信号周期的完整波形图；

(4)对CDD相机进行增益控制，观察在不同增益控制条件下CDD模拟信号波形变化情况，并选取最优增益控制量；

(5)保持步骤(4)所选最优增益控制量不变，改变CDD相机输入光照，得出不同光照条件下的CCD模拟信号波形图，选取图像情况最优的光照条件；

(6)对最优光照条件下的波形图进行分析，确定最优预设采样位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述预设采样位置包括参考电平位置、信号电平位置，获取所有采样位置图像的具体步骤为：

(1a)保持参考电平位置不变，改变信号电平位置，若参考电平位置位于信号电平位置左侧，则选取以参考电平位置为起点，初始信号电平位置一侧直至该信号周期结束的所有采样位置，并对每个位置所得图像进行存储；

若参考电平位置位于信号电平位置右侧，则选取以参考电平位置为起点，初始信号电平位置一侧直至该信号周期起始位置的所有采样位置，并对每个位置所得图像进行存储；

(1b)保持信号电平位置不变，改变参考电平位置，若参考电平位置位于信号电平位置左侧，则选取以初始参考电平位置为起点，信号电平位置另一侧直至该信号周期起始位置的所有采样位置，并对每个位置所得图像进行存储；

若参考电平位置位于信号电平位置右侧，则选取以初始参考电平位置为起点，信号电平位置另一侧直至该信号周期结束的所有采样位置，并对每个位置所得图像进行存储；

(1c)对步骤(1a)、步骤(1b)所得所有图像进行汇总，得到该信号周期内所有采样位置图像。

3.根据权利要求2所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述图像特征值包括图像灰度值均值，图像均方根噪声，图像信噪比，其中：

图像灰度值均值的计算公式如下：

式中，DN_i为第i个图像的图像灰度值，n为图像个数；

图像均方根噪声std的计算公式如下：

图像信噪比SNR_J的计算公式如下：

式中，为图像第j列图像灰度值均值，std_j为图像第j列数据均方根噪声。

4.根据权利要求3所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据步骤(2)所得数据确定各采样位置图像于CDD模拟信号波形图中位置坐标的具体方法为：

(i)若该采样位置图像由步骤(1a)所得，则所述位置坐标中横坐标即为该采样位置的信号电平位置序号，纵坐标计算公式为：

Y＝|DN_i|

(ii)若该采样位置图像由步骤(1b)所得，则所述位置坐标中横坐标即为该采样位置的参考电平位置序号，纵坐标计算公式为：

Y＝|DN₀‑DN_i|

式中，DN₀为预设采样位置图像灰度值。

5.根据权利要求4所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对CCD信号处理电路输出的CCD模拟信号波形进行增益控制，若需要将模拟信号波形相位后移，则增大增益控制时，使信号波形变缓；若需要将模拟信号波形相位前移，则减小增益控制时，使信号波形变陡。

6.根据权利要求5所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(5)中，选择最优CCD输入光照的具体方法为：

(5a)通过改变CCD输入光照改变相机成像亮度，确定相机成像亮度最大情况下的成像CCD输入光照；

(5b)分别选取相机成像亮度最大情况下，成像CCD输入光照的20％～30％与60％～70％，对两种情况下的相机成像亮度进行比较，选取出成像亮度最好的输入光照范围。

7.根据权利要求6所述的一种基于可见光图像的CCD信号采样位置精确选取方法，其特征在于：所述步骤(6)中，选取最优采样位置的方法为：

根据步骤(5)所得最优CCD输入光照及最优增益控制情况下CDD模拟信号波形图波形相对平坦位置对应采样位置作为备选采样位置，由同个信号周期内的多个备选采样位置中选取最优采样位置，具体判断依据为：

(i)该位置图像均方根噪声是否有明显突变；

(ii)该位置图像信噪比是否有明显突变；

若该位置图像均方根噪声、信噪比均有明显突变，则选择突变情况最小的备选采样位置作为最优采样位置；若该位置图像均方根噪声、信噪比均无明显突变，则选择图像线性度更好的图像对应位置作为最优采样位置。