【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于成像，特别是涉及一种实时数字基线恢复器及方法，具体涉及到对ccd传感器在读出时的信号直流基线漂移的问题，能够对ccd高速读出情况下基线漂移的问题给出了一种很好的解决方案。
技术介绍
1、ccd是成像系统的关键的器件，负责将光信号转换成电信号。每个像素是由一个mos电容器构成，将半导体激发出的电子进行存储。光子转化成电子之后，通过特定的时序控制，可以将每个像素的电荷依次转移出去。ccd的输出通常会有较高的直流偏置电压，因此需要进行交流耦合的方式，提取出ccd输出的小信号。理想情况下，每个像素读出时间内的小信号波形为三段式结构，分别为复位(reset level)，参考电平(reference level)和信号电平(signal level)，见附图2。参考电平信号电平的差值为当先像素的像素值。
2、随着高速adc的发展，数字双相关采样(dcds)逐渐成为ccd主流的读出方式，读出电路示意见附图3。dcds特点为电路结构简单，面积小，可以通过数字信号处理优化读出性能。其电路时ccd输出通过交流耦合的方式，提取出输出中的ccd小信号波形。将小信号利用低噪声运放放大，之后通过高速adc对ccd波形进行数字化，得到一个周期内的ccd波形序列。之后对采集到的每个像素的数字序列进行计算，得到每个像素的像素值。常见的dcds算法为计算参考电平(reference level)和信号电平(signal level)的均值差。
3、ccd读出需要利用交流耦合，从而提取出ccd输出的小信号。理想ccd输出信号的
4、传统的针对基线漂移问题的恢复手段是采用在电路中增加模拟开关的方式，在像素读出前对交流耦合电容中的电荷进行泄放。由于模拟开关内阻的存在，该方法泄放电容需要一定时间，只适用于低速读出的情况，而不适用于ccd高速读出应用。本专利技术针对ccd高速读出的基线漂移的情况给出了一种利用数字方法对基线进行恢复的方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种实时数字基线恢复器及方法，通过数字信号处理技术，分析计算ccd读出产生基线漂移的机理，设计出一种数字滤波器，对信号进行基线漂移补偿，解决了传统基线恢复电路无法应用于ccd高速读出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术为一种实时数字基线恢复器，包括三输入加法器、第一触发器、第二触发器、乘加器和二路选择器；所述数字基线恢复器的输入端口d_in一路连接到三输入加法器的输入端；所述数字基线恢复器的输入端口d_in另一路连接到第一触发器的输入端；所述第一触发器的输出端一路连接到三输入加法器的输入端；所述第一触发器的输出端另一路连接到乘加器的输入端；所述第二触发器的输出端依次连接二路选择器和三输入加法器；所述二路选择器在判断是否复位判断后，又传递至三输入加法器；所述三输入加法器将输入的三个信号进行相加后，输出到第二触发器的输入端；所述数字基线恢复器设置有输入端口k，输入端口k、二路选择器的输出和第一触发器的输入通过乘加器完成运算，并将结果输出到输出端口d_out。
4、作为一种优选的技术方案，所述输入端口d_in为adc原始采样序列；所述输出端口d_out用于输出经过乘加器运算得到的基线恢复后的输出序列，再通过dcds算法计算出运算结果对应的ccd像素值。
5、作为一种优选的技术方案，所述输入端口k为ccd读出的系统参数；所述数字基线恢复器的输入端还设置有输入端口clk和输入端口rst；所述输入端口clk输入的为工作时钟信号；所述输入端口rst输入的为像素复位信号。
6、本专利技术为一种实时数字基线恢复器的恢复方法，包括如下步骤：
7、步骤s1：搭建ccd电路系统；
8、步骤s2：获取ccd读出系统参数；
9、步骤s3：使用基线恢复器进行基线恢复；
10、步骤s4：进行数字相关双采样获得像素值。
11、作为一种优选的技术方案，所述步骤s1中，搭建ccd电路系统使ccd探测器在电路的作用下正常运行；所述ccd的输出信号经过读出电路和数字化进入数字处理单元；所述读出电路对运放的输出波形进行采样，由数字化转换成采样码；所述数字处理单元获取采样码得到读出电路的原始采样序列x(n)。
12、作为一种优选的技术方案，所述ccd读出系统参数k的获取具体流程如下：
13、步骤s21：将ccd进行完全遮光，拍摄本底图像，并上传adc原始采样序列；
14、步骤s22：将上传的原始采样序列x(n)，利用公式计算得到基线恢复输出序列y(n)；
15、步骤s23：利用dcds算法计算输出序列y(n)对应的ccd像素值；
16、步骤s24：计算每个像素的波形采样序列，得到本底图像像素值序列并计算方差；
17、步骤s25：重复步骤s21-步骤s24，得到相应的本底图像像素值序列及方差，记录本底图像像素值方差最小的k值即为系统参数k。
18、作为一种优选的技术方案，所述步骤s22中，基线恢复输出序列y(n)的具体计算公式如下：
19、y(n)-y(n-1)＝(k+1)x(n)+(k-1)x(n-1)；
20、式中，其中，r为cr网络电阻，c为交流耦合电容，t为采样周期；x(n)为数字基线恢复模型的输入序列，y(n)为数字基线恢复模型的输出序列，n为序列编号。
21、本专利技术具有以下有益效果：
22、(1)本专利技术利用数字信号处理技术，分析计算ccd读出产生基线漂移的机理，通过设计数字滤波器，对信号进行基线漂移补偿，对数字手段基线恢复，减少了ccd读出的电路面积，弥补了传统基线恢复电路在cdd高速读出时无法应用的问题。
23、(2)本专利技术通过数字手段实现了基线漂移带来的影响，修正了ccd读出图像中由于基线漂移所带来的误差，减小了ccd通道内的像素不一致性和拖尾问题。
24、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种实时数字基线恢复器，其特征在于，包括：三输入加法器(1)、第一触发器(2)、第二触发器(3)、乘加器(4)和二路选择器(5)
2.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述输入端口D_IN为ADC原始采样序列；所述输出端口D_OUT用于输出经过乘加器(4)运算得到的基线恢复后的输出序列，再通过DCDS算法计算出运算结果对应的CCD像素值。
3.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述输入端口K为CCD读出的系统参数。
4.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述数字基线恢复器的输入端还设置有输入端口CLK和输入端口RST；所述输入端口CLK输入的为工作时钟信号；所述输入端口RST输入的为像素复位信号。
5.一种实时数字基线恢复器的恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种实时数字基线恢复器的恢复方法，其特征在于，所述步骤S1中，搭建CCD电路系统使CCD探测器在电路的作用下正常运行；所述CCD的输出信号经过读出电路和数字化进入数字处
7.根据权利要求5所述的一种实时数字基线恢复器的恢复方法，其特征在于，所述CCD读出系统参数K的获取具体流程如下：
8.根据权利要求7所述的一种实时数字基线恢复器的恢复方法，其特征在于，所述步骤S22中，基线恢复输出序列y(n)的具体计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种实时数字基线恢复器，其特征在于，包括：三输入加法器(1)、第一触发器(2)、第二触发器(3)、乘加器(4)和二路选择器(5)
2.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述输入端口d_in为adc原始采样序列；所述输出端口d_out用于输出经过乘加器(4)运算得到的基线恢复后的输出序列，再通过dcds算法计算出运算结果对应的ccd像素值。
3.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述输入端口k为ccd读出的系统参数。
4.根据权利要求1所述的一种实时数字基线恢复器，其特征在于，所述数字基线恢复器的输入端还设置有输入端口clk和输入端口rst；所述输入端口clk输入的为工作时钟信号；所述输入端口rst输入的为像素...
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