高帧频自动调光自动白平衡彩色CCD相机设计

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随着CCD成像技术的不断发展,空间遥感探测、军事侦察等领域已经不仅仅满足于全色图像,对彩色图像的需求越来越高,设计了具有自动调光和自动白平衡功能的小型高帧频高分辨率彩色CCD相机,能够直接输出24位彩色图像。本文选用KODAK公司的行间转移型CCD KAI-01050作为图像传感器,仿真验证了CCD驱动电路及驱动时序逻辑设计;完成相机软硬件及电子学结构设计;通过分析比较工程实践中常用的Bayer插值算法,选用双线性插值法完成Bayer插值;针对以往的白平衡算法一般都是在上位机完成且统计的是插值后的RGB分量,采用对原始未插值数据应用改进的完美反射法,在FPGA内完成自动白平衡设计;通过图像亮度计算,控制CCD的曝光时间和AD增益(还可加入自动光圈控制),完成自动调光,使图像亮度稳定。经实验验证,设计的相机能够以60帧/s的速度输出分辨率为1000×1000的24位彩色图像,并能够根据光线变化自动调整图像亮度和白平衡。此外,相机还可直接输出分辨率为1000×1000的无Bayer插值灰度图像,帧频可达120帧/s。相机功耗约为8W,体积约为10cm×6cm×6cm。
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