高速、高灵敏度相机在自适应光学系统中可以对波前误差进行实时测量, 为大型地基望远镜提供接近衍射极限的目标图像。多抽头电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)相机是自适应光学波前探测的最佳选择之一, 基于8抽头的CCD220设计了2000f/s级高速、高精度、多路同步时序发生器, 并通过时序控制的方法在CCD器件上实现了多种像元合并, 进一步将相机帧频提高到3500f/s(2×2合并)和5700f/s(4×4合并), 并能对相机感兴趣区域进行控制。时序发生器的步进精度可达到2.5ns, 输出的各路驱动信号的相位抖动可达200ps以下。

为满足基于整数小波变换(IWT)的高速图像实时处理系统要求, 根据提升小波的框架结构, 提出一种基于FPGA多级二维整数小波变换核的结构设计与实现方案。该结构通过将边界扩展过程内嵌于变换过程中, 且只需要三行数据缓存, 即可以实现行和列同时进行滤波变换。整个变换过程插入多级流水线寄存器, 进而降低了功耗, 减少了所需内存, 达到了更高的处理速度和硬件资源利用率。模块采用VHDL语言进行设计, 通过在XCVP30 FPGA上验证, 该IP核能稳定在100MHz时钟频率下, 对尺寸大小为1600×1200, 深度为12bit图像, 当二幅图像输出时间间隔大于图像三行数据输出时间, 在不需要将图像分割成小块情况下, 就可以同步完成对图像的多级IWT, 完全满足高速图像实时处理系统需求。

介绍EMCCD 的增益原理，分析了EMCCD 各种噪声的产生机理及相应的抑制方法，并推导出总信比噪模型，从该信噪比模型得出EMCCD 相机的电子倍增过程大大削弱了读出噪声对探测灵敏度的影响；同时为保护电子倍增结构，在满足应用要求的前提下应尽量降低倍增增益；最后通过计算不同工作模式下CCD60 的暗电流噪声和CIC 噪声总和并以此为判断依据，得出CCD60 应工作在反转模式才能得到最小的总噪声，对指导EMCCD硬件设计和应用具有重要意义。

为满足自适应光学系统波前传感器需要高帧频、高灵敏度的要求，针对E2V 公司的高帧频、低照度EMCCD芯片CCD60 设计了外围驱动电路。系统采用FPGA 作为主要的逻辑控制和时序信号发生器件，采用EL7156 管脚驱动器将TTL 电平转换为CCD60 需要的驱动电平，并用DDS(直接数字合成器)产生正弦波通过高压放大模块来产生高压增益信号，实现电子增益控制。所设计的高压放大驱动信号可以通过软件实时调整电压幅度，能很好地控制增益电压，产生电子增益。该驱动电路已成功应用在CCD60 高帧频，低照度成像系统中。

为解决基于CameraLink接口的相机必须使用专用采集卡和系统机才能显示的问题，设计了一种结构简单、携带方便的图像实时显示系统。该系统采用2片SDRAM对图像进行交替缓存，并在Xilinx公司的Spatan3系列现场可编程门阵列(FPGA)中完成了较为复杂的主要控制逻辑。将CameraLink输入的图像经过拼接、BIN等预处理后缓存到1片SDRAM，同时按照一定格式以25 frame(50 field)/s的速度读出另1片SDRAM中的图像，经ADV7300转换成模拟电视信号后送到模拟显示器显示。结果表明，在相机帧频为3.6 frame/s时，该系统可以实时显示大面阵CCD数字航测相机拍摄的图像，能观察不同分辨率的图像以及原图像任何部位的细节，并能根据天气条件调整显示亮度以更好地观察图像。该系统只包含1块电路板和1个模拟显示器，已成功应用于4 008×5 344面阵的CCD数字航测相机中。

为验证图像压缩算法122.0-B-0 对遥感图像的有效性,在对该算法进行了较为详细的研究后,对该算法进行了软件实现,然后将该算法与JPEG2000、SPIHT 算法在压缩效率及压缩速度上进行了比较。实验结果表明:该算法在较低码率下压缩性能与JPEG2000、SPIHT 算法相当,在较高码率下压缩性能略微下降,但在相同码率下它的编码速度比JPEG2000 快2 倍左右,比SPIHT 算法约快1.5 倍左右,且编解码速度与码率成正比。该算法采用的编码方式相对简单,无反馈操作,可适应于不同内存大小的压缩系统,并采用分段编码有效地防止误码扩散,因此在空间飞行器上具有巨大的应用价值。