为了实现 640×512分辨率的 EMCCD（Electron-Multiplying CCD）在 1×10-3 lx照度条件下 25 fps连续动态成像，设计了对应的相机。搭建了相机硬件平台，分析了 EMCCD工作时序、AFE工作时序、BT.656编码和 Camera Link编码时序。利用硬件描述语言在 FPGA中产生了相应的驱动时序。实现了 EMCCD曝光和读出控制，AFE相关双采样和光学暗电平钳位，模拟视频信号逐行变隔行和插值拉伸以及 Camera Link协议的并串转换。通过实际测量和分析，相机在模拟夜天光 1×10-3 lx照度， EMCCD增益 1000倍，镜头焦距 25mm，F1.4的条件下，能同时输出模拟视频和数字视频，成像帧率 25 fps，信噪比 21.8 dB。
EMCCD相机 时序设计 EMCCD camera, timing design, AFE, BT.656, Camera L AFE BT.656 Camera Link
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 合肥 230026
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院 合肥 230601
静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测，针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10 min、高分辨率模式下探测周期小于1 h的要求，进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器，设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式，并合理设置了帧叠加数和像元合并数，达到优化成像周期的目的.1 s曝光时间条件下，该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515 s和3 315 s，图像信噪比均大于1 000，污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求，为静止轨道环境监测仪器设计提供参考.
遥感探测 成像光谱仪 光谱图像 面阵CCD 时序设计 Remote sensing Imaging spectrometer Spectral image Array CCD Timing design
杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院, 杭州 310018
以轨道交通轮对参数在线检测中的图像采集为背景, 针对车辆轮对快速运动时曝光时间短曝光量不足的问题, 提出一种具有高精度同步闪光功能的图像采集方法。设计了曝光、闪光同步时序, 采用高亮度闪光光源来保证光通量, 通过光电耦合器和单片机对触发信号进行处理, 利用高精度的延时控制模块来调节曝光、闪光起始时刻。设计并实现了异步图像采集功能, 保证车辆轮对运动到预设位置时能够精确地曝光和闪光。分析了同步误差的影响因素, 通过实验验证, 当运行速度不高于 80 km/h时系统的同步误差小于 25 μs, 运动模糊小于 1 mm。
轮对检测 图像采集 时序设计 闪光同步 wheel-set detection image acquisition time sequence design flash synchronization
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
介绍了一种高速CCD图像数据的实时存储方法.利用FIFO缓存器使CCD输出的高速数据流和低速存储介质二者的速度匹配,将多路高速大容量图像数据实时记录到了存储介质中,为后期的图像恢复和图像处理提供了原始数据.该图像数据存储的方法对各种数据采集以及存储系统的设计具有很好的参考意义.
FIFO(先进先出)缓存器 高速数据存储 时序设计
