一种宽幅盖、多光谱CCD遥感相机图像数据采集与处理系统技术方案

一种宽幅盖、多光谱ＣＣＤ遥感相机图像采集与数据处理系统，包括多光谱ＣＣＤ相机、帧同步器、图像采集卡、计算机、存储设备和图像显示设备，多光谱ＣＣＤ相机的ＬＶＤＳ输出接口通过屏蔽双绞线连接帧同步器的ＬＶＤＳ输入接口，帧同步器的ＬＶＤＳ输出接口通过屏蔽双绞线连接图像采集卡的插针接口，图像采集卡通过ＰＣＩ总线连接到计算机，计算机将图像数据送至图像显示设备进行实时宽幅图像显示，或对所述图像数据进行信噪比计算、对比度调制传递函数计算、谱段合成后送至存储设备存储并送至图像显示设备显示。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数据采集处理系统，特别是一种针对宽幅盖、多光谱 的CCD遥感相机的图像采集与数据处理系统。
技术介绍
随着空间探测技术的发展，CCD遥感相机逐步向着宽覆盖、多光谱方向发 展，如幅宽120km、 5个谱段，幅宽500km、 4个谱段，幅宽360( 2台〉700km )、 4个谱段等，因此对于用于相机研制的地面测试设备_一图^象采集与数据处理 系统的要求也越来越高。例如对于幅宽为700km的CCD遥感相机，其像元数 为12000个，针对其4个谱段的数据同时显示时要求系统显示宽度为12000M 个像素；同时为了能够实时快速的检测相机的性能，要求数据处理系统还具有 外景成像校飞、谱段合成、CTF值计算、信噪比计算等功能。目前，现有地面 图像采集系统仅依赖于采集卡的自带软件，通常只有图像采集、图^4储功能， 对图像仅进行简单的预处理，能够处理的图像幅宽小，不能满足宽幅度(如像 素为12000*4)的显示需求。另外，若想对相机的其他性能进行测试，就必须 配置专门的设备或专门软件来进行数据处理分析，而且不能在图像釆集过程中 给予直接的分析结果，费时费力，效率较低，存在一定局限性。
技术实现思路
本技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种可对宽 幅盖、多光谱CCD相机的图像进行采集和数据处理的系统。本技术的技术解决方案是 一种宽幅盖、多光谱CCD遥感相机图像 采集与数据处理系统，包括多光谱CCD相机、帧同步器、图像采集卡、计算 机、存储设备和图像显示设备，多光谱CCD相机的LVDS输出接口通过屏蔽 双绞线连接帧同步器的LVDS输入接口，帧同步器的LVDS输出接口通过屏蔽双绞线连接图像采集卡的插针接口 ，图像采集卡通过PCI总线连接到计算机， 计算机将图像数据送至图像显示设备进行实时宽幅图像显示，或对所述图像数 据进行信噪比计算、对比度调制传递函数计算、谱段合成后送至存储设备存储并送至图像显示设备显示。所述的图像采集卡为PCD_DIG。本技术与现有技术相比的优点在于硬件上，图像数据经帧同步器转 换后， 一方面像元采集时钟频率得到了降低，另一方面串行数据转换为并行数 据后，使得有效带宽增大。因此本技术对前端高速率相机测试能提供了性 能更加稳定的地面测试系统。软件上，采集卡自带软件IFC具有稳定且很强大 的采集功能，应用软件封装其和采集卡接口，可完成采集功能；通过扩展IFC 库文件增大显示窗口宽度，如可满足幅宽为12000M的图像显示；应用软件采 用Video Savnt和Sapera相结合的开发方案， 一方面Video Savnt有丰富的 API函数库，利于数据处理。同时Video Savant采用自己的文件管理系统，可 以提高存储时硬盘的读写速度；另一方面Sapera有丰富的函数库；因此采用 这种把二者统一到一个平台下进行开发的方案可在较短时间内实现稳定且具有 多种功能的地面图像采集和数据处理软件，如谱段合成，CTF计算、信噪比计 算，并实时记录满足外景成像校飞。附图说明图1为本技术图像采集与数据处理系统的组成原理框图； 图2为本技术图像采集与数据处理系统中帧同步器的组成原理框图； 图3为本技术图像采集与数据处理系统中计算机的软件框架图； 图4为本技术图像采集与数据处理系统中计算机的软件流程图。具体实施方式如图1所示，为本技术图像采集与数据处理系统的組成原理框图，包 括多光谱CCD相机、帧同步器、图像采集卡、计算机、存储设备和图像显示 设备，多光谱CCD相机的LVDS输出接口通过屏蔽双绞线连接帧同步器的 LVDS输入接口 ，帧同步器的LVDS输出接口通过屏蔽双绞线连接图像采集卡的插针接口，图像采集卡通过PCI总线连接到计算机，计算机将图像数据送至 图像显示设备进行实时宽幅图像显示，或对所述图像数据进行信噪比计算、对 比度调制传递函数计算、谱段合成后送至存储设备存储并送至图像显示设备显示。其工作过程为多光谱CCD遥感相机输出的10路LVDS信号(包括8路 数据、1路主时钟和1路行同步)首先进入帧同步器，帧同步器中的差分器件 将LVDS信号转换为TTL信号后由数据格式转换电路对数据进行处理，将8路 串行数据转换为4组8位并行数据，即32路数据，并提供PC—DIG采集卡的 1路像元采集时钟和1路像元采集行同步信号，然后再由差分器件把TTL信号 转换为LVDS信号，并通过接口经34路屏蔽双绞线输出到PC_DIG采集卡的 100 pin connector,进入采集卡数据缓存，采集卡再通过PCI总线数据进入计 算机，由计算机将处理后的数据送至存储设备存储或通过图#>显示设备输出显 示。本技术中的CCD相机中通过CCD拼接技术实现宽幅盖功能，并针对 多个语段分别采用多片CCD对其进行响应，在相机输出端口输出8路(2路为 一个i普段的奇、偶2路数据信号)4个谱段串行数据、1路行同步信号、1路时 钟信号。如图2所示，为本技术帧同步器的组成原理框图，包括LVDS信号转 换为TTL信号电路、复位电路、数据格式转换电路、控制信号产生电路、TTL 信号转换为LVDS信号电路，其中LVDS信号转换为TTL信号电路和TTL信 号转换为LVDS信号电路主要由差分器件组成，数据格式转换电路主要由锁存 器和移位寄存器组成，控制信号产生电路由计数器和逻辑门电路组成，复位电 路由触发器和计数器组成。其工作原理为上电复位后，接收CCD相机输出 的10路LVDS信号，，由LVDS信号转换为TTL信号电路中差分器件将相机输 入LVDS信号转换为TTL信号，数据格式转换电路将8路4个谱段串行数据(分 别为奇偶2路进行合成1路)合成后为4组8位并行数据共32路，数据格式 转换的控制信号由控制信号产生电路生成，同时控制信号产生电路还生成采集卡要求的1路像元采集时钟信号和1路像元采集行同步信号，最后将生成的34 路信号由TTL信号转换为LVDS信号电路中差分器件转换为LVDS信号通过输出4妄口输出。如图3所示，为本技术图像采集与数据处理系统的应用软件Video Recorder的软件框架图。由VideoRecorder封装采集卡自带软件IFC和采集 卡接口 ，在运行前，必须由IFC的相机配置文件配置采集卡的参数，然后由Video Savant进行设置工作方式为针对一块具体的采集卡，VideoRecorder封装IFC 和采集卡接口 。启动VideoRecorder后调用采集控制程序IFC，由Video Savant 引擎将图像采集到内存数据流或存储到硬盘数据流，数据经过转换变为Video Savant和Sapera可进行处理的图《象数据格式， 一方面通过Video Savant处理 内核完成图像回放、图像显示功能，调用函数库进行数据处理完成数据显示、 信噪比SNR计算、对比度调制传递函数(CTF)计算；另一方面通过Sapera 将三个谱段的数据按照图像格式写入一个区域并显示实现谱段合成功能。在应用软件VideoRecorder具体开发过程中，通过扩展IFC软件库ifc21 .dll 和ifcdsp21.dll，可实现图像像宽为12000*4个像元的显示；信噪比计算功能通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽幅盖、多光谱ＣＣＤ遥感相机图像采集与数据处理系统，其特征在于包括：多光谱ＣＣＤ相机、帧同步器、图像采集卡、计算机、存储设备和图像显示设备，多光谱ＣＣＤ相机的ＬＶＤＳ输出接口通过屏蔽双绞线连接帧同步器的ＬＶＤＳ输入接口，帧同步器的ＬＶＤＳ输出接口通过屏蔽双绞线连接图像采集卡的插针接口，图像采集卡通过ＰＣＩ总线连接到计算机，计算机将图像数据送至图像显示设备进行实时宽幅图像显示，或对所述图像数据进行信噪比计算、对比度调制传递函数计算、谱段合成后送至存储设备存储并送至图像显示设备显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：成桂梅，吴雁林，王宇，张孝弘，刘南渤，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]