一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，包括可变谱段时序控制器，驱动电路，带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD，模数转换电路和视频处理器。可变谱段时序控制器产生用于驱动面阵CCD按照指定谱段工作的时序信号；驱动电路将时序信号转换成相应幅值的驱动信号；带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD在驱动信号的作用下输出谱段信息；模数转换电路将CCD输出的模拟信号转换为数字信号；视频处理器接收数字图像信号，并按照输入参数要求对图像信息进行处理。与传统多线阵多光谱相机的信号处理系统相比，本发明专利技术具有谱段数量多、谱段光谱范围实时可调、谱段宽度调整精度高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统
本专利技术涉及一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，可以作为多光谱相机的视频信号处理系统使用，属于航天或航空遥感相机视频电子学设计的

技术介绍
现有国内的多光谱相机一般选用线阵CCD作为探测器。为实现相机的多光谱成像，需要使用多片单行线阵CCD，每片CCD对一个谱段进行成像，或者CCD厂商将多片单行线阵CCD封装在一片CCD内，以实现对目标的多光谱成像。使用线阵CCD作为探测器的多光谱相机，受器件工艺限制，只能对目标的几个谱段进行探测，无法实现几十个甚至几百个谱段的获取。同时，几个谱段的光谱范围是固定的，一旦确定，无法实现在轨谱段宽度的改变。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，实现了谱段个数1到2个数量级的增长，同时实现了各个谱段光谱范围的精确实时调整。本专利技术的技术解决方案是：一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，包括：可变谱段时序控制器、驱动电路、带倾泻电荷功能的面阵CCD、模数转换电路、信号处理器；可变谱段时序控制器，产生驱动面阵CCD工作所需的时序信号，包括垂直转移时序信号和水平转移时序信号，提供给驱动电路；所述垂直转移时序信号和水平转移时序信号为LVCMOS电平标准信号；驱动电路，将可变谱段时序控制器产生的LVCMOS电平标准信号转换为CCD高电压驱动信号，送至带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD；带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD，在驱动电路提供的CCD高电压驱动信号的作用下，输出带有指定谱段信息的模拟信号，提供给模数转换电路；模数转换电路，将带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD传输来的带有指定谱段信息的模拟信号进行模数转换生成数字图像信号，传输给信号处理器；信号处理器，接收来自模数转换电路的数字图像信号，按照要求的输出格式对数字图像信号进行排列并输出。所述的可变谱段时序控制器由垂直转移时序模块和水平转移时序模块组成；垂直转移时序模块产生垂直转移时序信号，水平转移时序模块产生水平转移时序信号。可变谱段时序控制器中的垂直转移时序模块包括：脉冲计数器1、脉冲计数器2、脉冲计数器3、脉冲计数器4、比较器1、比较器2、比较器3、比较器4、选择器1、选择器2、选择器3、RAM1、D触发器1、D触发器2、D触发器3、D触发器4、D触发器5、D触发器6、D触发器7、反相器1、反相器2、反相器3、与门1、与门2、与门3、与门4、与门5、或门1和或门2；外部输入的帧信号连接脉冲计数器1的高有效复位端R、脉冲计数器2的高有效复位端R、D触发器1的复位端R、D触发器2的复位端R和D触发器6的复位端R；外部输入的垂直转移单脉冲周期信号连接与门1的一个输入端、与门2的一个输入端、与门3的一个输入端、与门5的一个输入端、脉冲计数器4的使能端EN、D触发器1的使能端EN、D触发器2的使能端EN、D触发器4的使能端EN、D触发器6的使能端EN；外部输入的本地时钟连接脉冲计数器1的时钟端C1、脉冲计数器2的时钟端C1、脉冲计数器3的时钟端C1、脉冲计数器4的时钟端C1、D触发器1的时钟端C1、D触发器2的时钟端C1、D触发器3的时钟端C1、D触发器4的时钟端C1、D触发器5的时钟端C1、D触发器6的时钟端C1、D触发器7的时钟端C1；外部输入的垂直转移连续周期信号连接选择器1的输入端D0和选择器2的输入端D0，选择器1的输入端D1连接预先设定的固定逻辑电平，选择器2的输入端D1连接预先设定的固定逻辑电平；脉冲计数器1的使能端EN连接与门1的输出端，与门1的另一个输入端连接反相器1的输出端，脉冲计数器的输出端连接比较器1的输入端A，比较器1的输入端B连接预先设定的带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD的行数m，比较器1的输出端Y连接反相器1的输入端和D触发器1的输入端D，D触发器1的输出端连接D触发器2的输入端D，D触发器2的输出端连接选择器1的地址端A0、选择器2的地址端A0、与门2的第二个输入端；脉冲计数器2的使能端连接与门3的输出端，与门3的第二个输入端连接与门4的输出端，脉冲计数器2的输出端连接RAM1的地址输入端；脉冲计数器3的使能端连接与门2的输出端，与门2的第三个输入端连接反相器2的输出端，脉冲计数器3的高有效复位端R连接或门2的输出端，脉冲计数器3的输出端连接比较器3的输入端A，比较器3的输入端B连接RAM1的输出端，比较器3的输出端连接反相器2的输入端和D触发器4的输入端D，D触发器4的输出端连接或门1的一个输入端和脉冲计数器的低有效复位端R；比较器2的输入端A连接RAM1的输出端，比较器2的输入端B连接预先设定的结尾标识字符，比较器2的输出连接或门2的一个输入、或门1的第二个输入端，或门1的输出端连接选择器2的地址端A1，或门2的第二个输入端连接与门4的输出端；比较器4的输入端A连接脉冲计数器4的输出端，比较器4的输入端B连接选择器3的输出端，比较器4的输出端Y连接D触发器6的输入端D和与门4的一个输入端，D触发器6的输出端反向后连接到与门4的另一个输入端；D触发器7的输入端D连接反相器3的输出端，反相器3的输入端连接D触发器7的的输出端，D触发器的使能端EN连接与门5的输出端，与门5的第二个输入端连接与门4的输出端；选择器3的地址端A0连接D触发器7的输出端，选择器3的输入端D0连接预先设定的固定值N1，选择器3的输入端D1连接预先设定的固定值N2；D触发器3的输入端D连接选择器1的输出，D触发器3的输出端即为垂直转移时序信号中的曝光区垂直转移时序信号；D触发器5的输入端D连接选择器2的输出，D触发器5的输出端即为垂直转移时序信号中的存储区垂直转移时序信号。所述的脉冲计数器1、脉冲计数器2、脉冲计数器3、脉冲计数器4均为边沿触发的同步十进制计数器；所述的触发器1、触发器2、触发器3、触发器4、触发器5、触发器6、触发器7的初始化值均为逻辑0；当外部输入的帧信号为逻辑1时对脉冲计数器1进行复位操作，复位完成后脉冲计数器1以外部输入的本地时钟为基准，在垂直转移单脉冲周期信号，即垂直转移单脉冲周期信号为高电平为一个本地时钟周期的与垂直转移时序信号同频率的周期信号，的使能控制下进行加1计数，同时比较器1将脉冲计数器1的计数值和预先设定的面阵CCD的行数m进行比较，当脉冲计数器1的计数值小于m时，比较器1输出逻辑0，经过D触发器1和D触发器2后传输到选择器1的地址端A0，控制选择器1选通输出垂直转移连续周期信号，即与垂直转移时序信号同频同占空比的周期信号，输出至D触发器3，D触发器3在本地时钟的作用下，作为曝光区垂直转移时序信号输出，同时比较器1的输出经过反相器1后将逻辑1赋予与门1的输入端，在与门1的使能下脉冲计数器1继续计数；当脉冲计数器1的计数值等于预先设定的面阵CCD的行数m时，比较器1输出逻辑1，经过D触发器1和D触发器2后传输到选择器1的地址端A0，控制选择器1在比较器1选通输出预先设定的垂直转移时序信号的默认逻辑电平，经过D触发器3，作为曝光区垂直转移时序信号输出，同时比较器1的输出经过反相器后将逻辑0赋予与门1的输入端，此时与门输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，其特征在于包括：可变谱段时序控制器、驱动电路、带倾泻电荷功能的面阵CCD、模数转换电路、信号处理器；可变谱段时序控制器，产生驱动面阵CCD工作所需的时序信号，包括垂直转移时序信号和水平转移时序信号，提供给驱动电路；所述垂直转移时序信号和水平转移时序信号为LVCMOS电平标准信号；驱动电路，将可变谱段时序控制器产生的LVCMOS电平标准信号转换为CCD高电压驱动信号，送至带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD；带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD，在驱动电路提供的CCD高电压驱动信号的作用下，输出带有指定谱段信息的模拟信号，提供给模数转换电路；模数转换电路，将带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD传输来的带有指定谱段信息的模拟信号进行模数转换生成数字图像信号，传输给信号处理器；信号处理器，接收来自模数转换电路的数字图像信号，按照要求的输出格式对数字图像信号进行排列并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，其特征在于包括：可变谱段时序控制器、驱动电路、带倾泻电荷功能的面阵CCD、模数转换电路、信号处理器；可变谱段时序控制器，产生驱动面阵CCD工作所需的时序信号，包括垂直转移时序信号和水平转移时序信号，提供给驱动电路；所述垂直转移时序信号和水平转移时序信号为LVCMOS电平标准信号；驱动电路，将可变谱段时序控制器产生的LVCMOS电平标准信号转换为CCD高电压驱动信号，送至带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD；带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD，在驱动电路提供的CCD高电压驱动信号的作用下，输出带有指定谱段信息的模拟信号，提供给模数转换电路；模数转换电路，将带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD传输来的带有指定谱段信息的模拟信号进行模数转换生成数字图像信号，传输给信号处理器；信号处理器，接收来自模数转换电路的数字图像信号，按照要求的输出格式对数字图像信号进行排列并输出。2.根据权利要求1所述的一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，其特征在于：所述的可变谱段时序控制器由垂直转移时序模块和水平转移时序模块组成；垂直转移时序模块产生垂直转移时序信号，水平转移时序模块产生水平转移时序信号。3.根据权利要求2所述的一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，其特征在于：可变谱段时序控制器中的垂直转移时序模块包括：脉冲计数器1、脉冲计数器2、脉冲计数器3、脉冲计数器4、比较器1、比较器2、比较器3、比较器4、选择器1、选择器2、选择器3、RAM1、D触发器1、D触发器2、D触发器3、D触发器4、D触发器5、D触发器6、D触发器7、反相器1、反相器2、反相器3、与门1、与门2、与门3、与门4、与门5、或门1和或门2；外部输入的帧信号连接脉冲计数器1的高有效复位端R、脉冲计数器2的高有效复位端R、D触发器1的复位端R、D触发器2的复位端R和D触发器6的复位端R；外部输入的垂直转移单脉冲周期信号连接与门1的一个输入端、与门2的一个输入端、与门3的一个输入端、与门5的一个输入端、脉冲计数器4的使能端EN、D触发器1的使能端EN、D触发器2的使能端EN、D触发器4的使能端EN、D触发器6的使能端EN；外部输入的本地时钟连接脉冲计数器1的时钟端C1、脉冲计数器2的时钟端C1、脉冲计数器3的时钟端C1、脉冲计数器4的时钟端C1、D触发器1的时钟端C1、D触发器2的时钟端C1、D触发器3的时钟端C1、D触发器4的时钟端C1、D触发器5的时钟端C1、D触发器6的时钟端C1、D触发器7的时钟端C1；外部输入的垂直转移连续周期信号连接选择器1的输入端D0和选择器2的输入端D0，选择器1的输入端D1连接预先设定的固定逻辑电平，选择器2的输入端D1连接预先设定的固定逻辑电平；脉冲计数器1的使能端EN连接与门1的输出端，与门1的另一个输入端连接反相器1的输出端，脉冲计数器的输出端连接比较器1的输入端A，比较器1的输入端B连接预先设定的带倾泻电荷功能的帧转移面阵CCD的行数m，比较器1的输出端Y连接反相器1的输入端和D触发器1的输入端D，D触发器1的输出端连接D触发器2的输入端D，D触发器2的输出端连接选择器1的地址端A0、选择器2的地址端A0、与门2的第二个输入端；脉冲计数器2的使能端连接与门3的输出端，与门3的第二个输入端连接与门4的输出端，脉冲计数器2的输出端连接RAM1的地址输入端；脉冲计数器3的使能端连接与门2的输出端，与门2的第三个输入端连接反相器2的输出端，脉冲计数器3的高有效复位端R连接或门2的输出端，脉冲计数器3的输出端连接比较器3的输入端A，比较器3的输入端B连接RAM1的输出端，比较器3的输出端连接反相器2的输入端和D触发器4的输入端D，D触发器4的输出端连接或门1的一个输入端和脉冲计数器的低有效复位端R；比较器2的输入端A连接RAM1的输出端，比较器2的输入端B连接预先设定的结尾标识字符，比较器2的输出连接或门2的一个输入、或门1的第二个输入端，或门1的输出端连接选择器2的地址端A1，或门2的第二个输入端连接与门4的输出端；比较器4的输入端A连接脉冲计数器4的输出端，比较器4的输入端B连接选择器3的输出端，比较器4的输出端Y连接D触发器6的输入端D和与门4的一个输入端，D触发器6的输出端反向后连接到与门4的另一个输入端；D触发器7的输入端D连接反相器3的输出端，反相器3的输入端连接D触发器7的的输出端，D触发器的使能端EN连接与门5的输出端，与门5的第二个输入端连接与门4的输出端；选择器3的地址端A0连接D触发器7的输出端，选择器3的输入端D0连接预先设定的固定值N1，选择器3的输入端D1连接预先设定的固定值N2；D触发器3的输入端D连接选择器1的输出，D触发器3的输出端即为垂直转移时序信号中的曝光区垂直转移时序信号；D触发器5的输入端D连接选择器2的输出，D触发器5的输出端即为垂直转移时序信号中的存储区垂直转移时序信号。4.根据权利要求3所述的一种基于面阵CCD的可变谱段多光谱相机的信号处理系统，其特征在于：所述的脉冲计数器1、脉冲计数器2、脉冲计数器3、脉冲计数器4均为边沿触发的同步十进制计数器；所述的触发器1、触发器2、触发器3、触发器4、触发器5、触发器6、触发器7的初始化值均为逻辑0；当外部输入的帧信号为逻辑1时对脉冲计数器1进行复位操作，复位完成后脉冲计数器1以外部输入的本地时钟为基准，在垂直转移单脉冲周期信号，即垂直转移单脉冲周期信号为高电平为一个本地时钟周期的与垂直转移时序信号同频率的周期信号，的使能控制下进行加1计数，同时比较器1将脉冲计数器1的计数值和预先设定的面阵CCD的行数m进行比较，当脉冲计数器1的计数值小于m时，比较器1输出逻辑0，经过D触发器1和D触发器2后传输到选择器1的地址端A0，控制选择器1选通输出垂直转移连续周期信号，即与垂直转移时序信号同频同占空比的周期信号，输出至D触发器3，D触发器3在本地时钟的作用下，作为曝光区垂直转移时序信号输出，同时比较器1的输出经过反相器1后将逻辑1赋予与门1的输入端，在与门1的使能下脉冲计数器1继续计数；当脉冲计数器1的计数值等于预先设定的面阵CCD的行数m时，比较器1输出逻辑1，经过D触发器1和D触发器2后传输到选择器1的地址端A0，控制选择器1在比较器1选通输出预先设定的垂直转移时序信号的默认逻辑电平，经过D触发器3，作为曝光区垂直转移时序信号输出，同时比较器1的输出经过反相器后将逻辑0赋予与门1的输入端，此时与门输出逻辑0...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志宽，郭元荣，徐彭梅，李春梅，刘琦，曹伟，毛岩，龚志鹏，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11