一种多通道输出的ccd摄像装置的图像拼接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电成像处理技术领域，具体涉及一种多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法。
【背景技术】
[0002]目前，生产厂家为提高C⑶传感器的输出帧频，开发多通道(TAP)面阵C⑶或者线阵CXD传感器，例如柯达(KODAK)公司的面阵C⑶为例子，KA1-16000为双通道输出CXD传感器，如图1所示；KA1-29050为4通道传感器，如图2所示；DALSA公司的线阵CXDP3-80-xxk40为8通道传感器，如图3所示。
[0003]通道输出传感器对于提高帧频，增加CCD的分辨率有直接意义；而对于CCD相机的设计者，将多个通道拼接成一幅图像无疑是增加了设计者的工作量，如果拼接不当将在图像的中间少一些数据，图像出现突变。
[0004]目前，传统多通道传统拼接方法如下:
[0005]以双通道(XD相机为例，介绍一下(XD相机的工作原理。如图4所示，首先FPGA产生CCD所需要的工作时序，工作时序经过驱动电路转换为CCD所需要的驱动信号，在驱动信号的作用下，CCD通过通道I和通道2将模拟信号输出，两路模拟信号经过各自的模数转换器(Analog-to-Digital Converter)将模拟信号转换成数字信号并发送给FPGA，FPGA将两路信号进行拼接整合，并发送给压缩或者存储处理。
[0006]FPGA产生驱动时序到CXD所需的驱动信号经过驱动电路，这个驱动电路有一个时间延时Tltelay ，驱动信号输入到CXD输出有一个时间延时TMay ，模拟信号经过模数转换器有个时间延迟Tllelay ADC，还有布线上的延时Tllelay CiMUit。对于FPGA的同步系统，从CXD驱动时序输出到CCD数字输出之间的时间延时TDelayS:
[0007]TpeIay T Delay—Driver+TDelay—CCD+TDelay—ADC+TDelay—Circuit (2)
[0008]其中:TDelay驱动电路延时
[0009]TDelayOT 固有延时
[0010]Tltelay AD。模数转换器延时
[0011]Tltelayj3ilxuit 电路延时
[0012]拼接图像必须知道Tllelay，通过公式(3)计算出这段时延相当于多少个像素时钟NMay—PiMls，将得到的时延时钟数与FPGA的同步系统计数器做比较，确定有效像素的首位置
PActive—Pixel j，
从而实现图像拼接。
[001 3] ^Delay_Pixels T Delay^^Per1d PiXel ⑶
[0014]其中:NDelay>13是TDelay相当于多少个像素；
[0015]Tperitjd Pixel是像素的周期
[0016]对于传统设计，用示波器测得电路延时Tltelay Tltelay CiMUit，查阅资料得知器件延时 TDe；iay—ad。和 T
Delay—CCD， 最后得到 ^Delay °
由于测量误差，器件的不同特性，得到TMay—般需要很长的过程，即使是经验丰富的工程师，也需要做一定的工作量。因此，传统方法拼接起来比较慢，通用性差，拼接的正确性和时效性都不好。
【发明内容】
[0017]为了解决【背景技术】中所存在的技术问题，本发明提供一种多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，该方法设计简单、高效、通用性强，提高了拼接的正确性、时效性。
[0018]本发明的技术方案:
[0019]一种多通道输出的CXD摄像装置的图像拼接方法，包括以下步骤:
[0020]I]在产生CXD驱动时，在有效驱动信号之后多产生100个水平驱动信号；
[0021]2]待C⑶输出所有有效数据Active Pixels之后，相应多产生100个灰度值为O的无效像素；
[0022]3]调节相机镜头的光圈值和曝光时间，使CCD输出的像素都是饱和灰度值；
[0023]4]用FPGA的在线分析仪，得到FPGA的系统同步计数器COUNTER和FPGA的数字信号，当CCD数字信号输出最后一个饱和灰度值时，记录该处的同步计数器的值PArtive
Pixel—2436;
[0024]5]根据下式计算有效像素的首位置Pa-X1:
[0025]PActive—Pixel—I — P Active—Pixel—2436—2435(I)
[0026]6]根据确定的有效像素的首位置PArtive—PiMl—凍现图像拼接。
[0027]上述步骤3中相机镜头的光圈值为F2.8，曝光时间为100ms。
[0028]上述相机镜头为computer公司的8位数字图像KA1-16000相机的16mm的定焦镜头O
[0029]上述相机的饱和灰度值是255。
[0030]上述在线分析仪为使用Quartus公司的在线分析仪Signal Tap II LogicAnalyzer。
[0031]本发明的优点如下:
[0032]该多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法设计简单、高效、通用性强，提高了拼接的正确性、时效性。
【附图说明】
[0033]图1是KA1-16000的示意图；
[0034]图2是KA1-29050的示意图；
[0035]图3 是 P3-80_xxk40 的示意图；
[0036]图4是双通道CXD相机工作原理图；
[0037]图5是KA1-16000的2437是黑像元示意图；
[0038]图6是KA1-16000的有效像素分析图。
【具体实施方式】
[0039]本方法是在不确定有效像素的首位置PArtive PiMl」的情况下，首先确定有效像素的末位置，反过来反推有效像素的首位置pAc;tive—PiMl—i信息，实现图像拼接。
[0040]以KODAK公司的KA1-16000为例，首先对CCD的特性进行分析。KA1-16000输出图像从左右两个通道输出，左右通道的输出的格式如下:
[0041]CO)的输出=12 个空像元(Empty Pixels) +28 个黑像元(Light ShieldPixels)+16 个哑像元(Dummy Pixels)+2436 个有效数据(Active Pixels)
[0042]根据CCD的特性，当2436个有效像元输出之后，之后应该是黑像元，由于像元之间有漏光存在，所以2346个有效像元之后的一个像元即2347应该有一定的值，再之后的的2348就应该是黑的了。
[0043]本方法具体过程如下:
[0044]步骤I在产生CXD驱动时，多产生100个水平驱动信号；待CXD输出所有有效数据Active Pixels之后，会多输出100个无效像素(此时像素的灰度值为O)；
[0045]步骤2此时将相机镜头的光圈值开大，同时曝光时间长一些，保证CCD输出的都是饱和的数值。本系统设计的KA1-16000相机采用的是8位的数字图像，即该相机像元的饱和灰度值是255。
[0046]步骤3用FPGA的在线分析仪，记录FPGA的系统同步计数器COUNTER和FPGA得到的数字信号，当CCD数字信号输出的最后一个255灰度值时，该位置为有效像素的2436位置，同时记录该处的同步计数器的值PAc;tive—Pixel—2436。
[0047]步骤4根据公式(I)计算出有效像素的首位置:
[0048]PActive—Pixel—I P Active—Pixel—2436 2435
[0049]步骤5根据确定的有效像素的首位置PA。*—Pijreu实现图像拼接。
[0050]本系统采用的FPGA是Altera公司的，使用Quartus的在线分析仪SignalTap II Logic Analyzer对数据进行分析记录。(XD数字信号输出的最后一个255灰度值的位置对应于系统同步计数器PAc；tive—PiMl—2436的2796这个位置；由于CXD像素漏光原因，在系统时钟的2797位置CXD像素的灰度值为31，2798之后的像素灰度值全部为0，即全黑，与分析一致。因此相机的有效像素的末位置为2796，将数据代入公式(I)，得到2796-2435 =361，计算出有效像素的首位置为系统时钟的361位置，从而实现图像拼接。
【主权项】
1.一种多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤: 1]在产生CCD驱动时，在有效驱动信号之后多产生100个水平驱动信号； 2]待C⑶输出所有有效数据ActivePixels之后，相应多产生100个灰度值为O的无效像素； 3]调节相机镜头的光圈值和曝光时间，使CCD输出的像素都是饱和灰度值； 4]用FPGA的在线分析仪，得到FPGA的系统同步计数器COUNTER和FPGA的数字信号，当CXD数字信号输出最后一个饱和灰度值时，记录该处的同步计数器的值PAc;tive—PiMl—2436; 5]根据下式计算有效像素的首位置ΡΑ。*—: PActive—Pixel—I P Active—Pixel—2436 2435(I) 6]根据确定的有效像素的首位置PA。*—PiMl—凍现图像拼接。
2.根据权利要求1所述的多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，其特征在于:所述步骤3中相机镜头的光圈值为F2.8，曝光时间为100ms。
3.根据权利要求1或2所述的多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，其特征在于:所述相机镜头为computer公司的8位数字图像KA1-16000相机的16mm的定焦镜头。
4.根据权利要求3所述的多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，其特征在于:所述相机的饱和灰度值是255。
5.根据权利要求4所述的多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，其特征在于:所述在线分析仪为使用Quartus公司的在线分析仪Signal Tap II Logic Analyzer。
【专利摘要】本发明提供一种多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法，该方法是在不确定有效像素的首位置PActive_Pixel_1的情况下，首先确定有效像素的末位置，反过来反推有效像素的首位置PActive_Pixel_1信息，实现图像拼接；相机镜头采用computer公司的8位数字图像KAI-16000相机的16mm的定焦镜头；在线分析仪为Quartus公司的在线分析仪Signal TapⅡ Logic Analyzer。该多通道输出的CCD摄像装置的图像拼接方法可应用于多通道输出的面阵、线阵CCD摄像装置的调试，设计简单、高效、通用性强；提高了拼接的正确性、时效性。
【IPC分类】H04N5-265, H04N5-232
【公开号】CN104601881
【申请号】CN201410810544
【发明人】王浩, 周祚峰, 闫肃, 唐利孬, 曹剑中, 张海峰, 杨磊, 任龙
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月22日