基于电子倍增CCD的微光夜视成像系统设计

作     者：何斌斌 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈钱

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：军事侦察 EMCCD 模拟前端驱动 图像处理算法 微光夜视成像 

摘      要：目前在各国的军事侦察中微光夜视成像技术一直作为重点在研究和发展。在微光环境下的军事侦察,需要能够对所侦察目标进行快速的动态探测与识别。电子倍增CCD器件(EMCCD)与普通CCD器件相比优势明显,这是因为在探测灵敏度方面EMCCD器件足够满足军事侦察的要求。本文基于电子倍增CCD(EMCCD)芯片,据其对驱动信号的电气要求和输出图像的性能,研制出一款稳定实时、高信噪比且适用于微光环境下的EMCCD整机。模拟前端的驱动电路对EMCCD整机的成像质量起决定性作用,可配合使用分立器件和集成元件来进行EMCCD前端驱动电路的设计,选用嵌入相关双采样(CDS)电路的12位A/D模数转换芯片对EMCCD输出视频信号进行模数转换。另外针对EMCCD输出图像的性能,以FPGA芯片为核心,外挂SDRAM和Flash等芯片,设计系统控制与图像处理硬件电路,完成信号时序产生、数据采集以及数据处理的工作,同时在芯片内嵌入自动增益控制、盲元校正、图像去噪和图像增强四种图像处理算法。最后设计电源电路与信号输出方案,电源电路方面兼用DC-DC和LDO芯片,既需满足系统要求,也要尽量最小化系统功耗,信号输出方面接收数字视频信号将其转换成标准PAL制式以及Camera Link制式输出并显示图像。EMCCD相机调试结果表明,所设计的EMCCD相机能够在微光环境下快速实时成像,输出图像稳定清晰,且信噪比较高,基本能够满足EMCCD相机在微光环境下的应用需求。