基于1M60数字CCD相机的数字图像存储系统

    0 引言

    光电经纬仪是光学测量的一种仪器,完成对动态目标的外弹道实时数据的测量和存储,是国内外靶场应用最广泛的高精度测量设备。传统的光电经纬仪是将经纬仪实时测量的数据通过胶片记录,事后对胶片进行人工判读,这种工作方式操作复杂、可靠性差,且受摄影机同步精度、胶片质量等影响,存在误差大等问题。

    随着现代光电子技术的迅猛发展,CCD传感器的技术日益成熟和大容量数据存储问题的解决,采用大面阵数字式CCD相机作为经纬仪的图像数据录取和存储成为可能。

    本文通过对数字CCD相机应用的研究,设计了以Pantera TF 1M60相机为数据录取器件,工控机为数据存储处理平台的数字化数据采集记录系统,实现了光电经纬仪数据、图像的数字化存储和处理。结果表明系统的软硬件设计满足光电经纬仪性能要求。

    1 1M60数字相机主要性能

    PanteraTF 1M60数字相机是法国DALSA公司的产品。该相机是积累扫描式单色相机(ProgressiveScanMonochrome Camera),具有1024@1024分辨率、像素尺寸为12Lm@12Lm、最高帧频60 f/s、图像灰度12位、Camera Link接口。

    1)输出模式。Pantera TF 1M60有两个输出端口,既可以单端口输出,也可以双端口同时输出(帧频翻倍),选择单端口或双端口输出,最高帧频30 f/s;双端口输出,最高帧频60 f/s。

    2)波特率。相机采用串行连接口,可选波特率:9 600 bit/s (默认)、19 200 bit/s、57 600 bit/s及115 200 bit/s

    3)帧频、曝光时间、曝光模式。PanteraTF 1M60通过5种不同的曝光模式设置为相机曝光时间的灵活分配提供了多种可能。

    4)增益。优化模拟域的增益相对优化数字域的增益可以获得更好的信噪比(动态范围),因此在进行数字增益调整之前可先对其进行模拟增益调整。

    5)整合像素提高灵敏度。像素整合)毗邻像素积累的电荷的和,通过降低水平方向与垂直方向的分辨率来提高相机的光敏度。可选值为1@1(出厂设置),2@2,4@4或8@8。

    2 系统设计

    2.1 系统组成

    系统由1M60相机、存储计算机、判读计算机、数据采集卡、图像采集卡及接口等组成。1M60相机完成目标图像采集,存储计算机完成图像、数据的合成存储及操作功能控制,判读计算机完成数据判读。

    2.2 光机设计

    该系统光学镜头是利用经纬仪的摄影主光路的光学系统,因经纬仪的像面画幅尺寸为18mm@18.8mm与1M60CCD摄像机靶面尺寸为12.29 mm@12.29mm不匹配,为保证原视场与CCD靶面的匹配,在转换棱镜和CCD之间加装正双胶合物镜镜头匹配器,实现相机靶面尺寸与像面画幅尺寸的吻合。

    2.3 图像存储系统