高幀頻面陣CCD實時顯示系統設計

朱小明+張建忠

摘要：為了能夠在特殊環境下拍攝到最優的圖像，需要實時地調整相機參數，這要求實時顯示拍攝的圖像。使用FPGA配合通用Camera Link采集卡，設計了一套通用性很強的高幀頻面陣CCD實時顯示系統，使用Verilog HDL語言編寫CCD驅動程序，能夠通過USB實時調整相機的工作參數，使相機工作在最佳狀態，使用KAI340D CCD 在205.6fps的幀頻下測試，系統工作良好，滿足了實驗需求。

關鍵詞：CCD；實時顯示；FPGA；驅動時序；Camera Link

中圖分類號：TP752 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8277-02

在航空航天、遙感測繪、高速攝影及彈道相機對動態目標跟蹤，姿態和形變測量領域的應用中，對圖像分辨率和幀頻的要求不斷提高。然而這類圖像通常都是在比較惡劣的環境中拍攝的，其自動增益控制和感興趣區的選擇算法目前還不能滿足要求，因此研制高速數字相機實時顯示系統具有很大的實際意義。在實時顯示系統中，監測員可以根據拍攝條件實時調整增益、感興趣區域、焦距和積分時間等，獲得高質量的原始數據，極大地提高拍攝效率。

實時高清視頻圖像解決辦法有兩種：采用FPGA（Field Programmable Gate Array）與DSP（Digital Signal Processor ）的結合方法或者是FPGA+視頻驅動芯片的方法。這兩種方法只能針對特定的系統，通用性都比較差且比較復雜[1-2]。該文采用KAI0340D和FPGA結合通用Camera Link采集卡實現Base模式下的高幀頻數字圖像實時顯示系統，具有系統結構簡單，調試周期短，可移植性高等優點。

1 硬件電路和驅動設計

1.1 KAI340D內部結構

KAI0340D是Kodak公司的行間轉移面陣CCD（Charge Couple Devices），像素大小為7μm×7μm，分辨率為640H×480V，40M時鐘驅動、雙端輸出模式下幀頻可達210fps[3]，結構如圖1所示?！?br>