论文部分内容阅读
论文以某航天图像监视系统预研项目为背景进行展开,设计了一个符合当前发展需要的数字高清摄像机系统。摄像机为图像监视系统的重要组成部分,将外部场景通过光电成像,形成图像视频信号后返回至监视设备,进行实时监控。论文以大面阵CCD图像传感器为基础,结合当前先进的数字高清视频标准,研究了数字高清成像技术。系统采用输出信号符合SMPTE 274M标准的大面阵CCD——KAI-2093CM为光电转换器件,以FPGA+AFE为架构,以HDSDI为传输接口,进行数字高清摄像机的设计。系统采用AFE与FPGA联合为CCD提供驱动信号的方式,驱动CCD进行光电转换,产生模拟视频信号;在FPGA的全局控制下,利用AFE对模拟视频信号进行相关双采样、箝位、自动增益等处理,最后完成模数转换;FPGA作为核心处理器完成数字视频信号的彩色插值、彩色空间转换、自动曝光、自动白平衡等算法,从而完成对原始图像信号的一系列处理;最终FPGA将处理后的视频信号流组合成符合高清标准的并行视频信号,采用LMH0030进行并串转换后,由HDSDI接口送入高清监视器实时显示。论文针对传统的驱动时序产生方法进行了简化设计;对自动曝光和自动白平衡算法提出了新的思想,利用FPGA内部RAM和DSP成功完成视频图像的处理,并利用AFE的内部寄存器巧妙地完成了图像的白平衡;成功地将视频信号转换为符合SMPTE 292M的高清数字分量串行信号,实现了高清摄像,将摄像机的分辨率提高到1920×1080,成功实现了1920×1080/25/P的视频格式的输出。实验结果证明,该高清摄像系统能很好实现高清摄像,画面比传统的摄像系统更清晰,更容易进行实时显示,并且摄像机在整体方面达到小型化、彩色、高分辨率等要求,适合用于航空航天等领域的高清摄像。