專利名稱：高分辨率多抽頭面陣ccd輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像數(shù)據(jù)合成的方法，具體涉及一種高分辨率(可達10KX10K) 多抽頭(抽頭數(shù)大于四且為四的整倍數(shù))短消隱期的面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法。
背景技術：
對于高速面陣CCD傳感器，要在很短的時間內輸出圖像信號，需提高幀轉移速率和像素時鐘，這給芯片制造工藝和外圍驅動電路的設計帶來很大困難，而且信噪比也會惡化。芯片制造廠家為緩解此情況采用多抽頭輸出設計，如圖1所示，將CCD的感光區(qū)和存儲區(qū)分為多塊，每塊有各自的輸出時鐘，多端口并行輸出，這就大大降低了幀轉移速率和輸出像素時鐘，但仍需將多路信號實時地合成一幅完整的視頻圖像。傳統(tǒng)的合成方法是將CCD各路輸出的圖像數(shù)據(jù)，按輸出順序存入各自的存儲器中，然后由控制器將視頻信號從各存儲器讀出，經(jīng)整合存入完整的視頻存儲器中。目前主要使用三種存儲器1、雙口 RAM速度可達上百兆，可同時讀寫，有地址線可控制存取位置， 缺點是容量不到1MB，價格也很高；2、“乒乓”結構SDRAM，就是指兩組SDRAM，一組進行讀操作，一組進行寫操作，這樣可同時進行讀寫操作，讀寫速度可達166MHz，且成本低，缺點操作控制比較復雜；3、FIFO操作簡單可同時讀寫，存儲速度可達上百兆，但突發(fā)緩存容量不到 1MB，且價格很高。SDRAM需定時刷新以保證數(shù)據(jù)不丟失，最大刷新周期為6%is，若行數(shù)為8192，則在 64ms內需刷新8192次，最大平均間隔時間為7. 8125 μ s。在刷新期間所有BANK停止工作， 所有工作指令只能等待而無法執(zhí)行，之后則再次對同一行進行刷新?，F(xiàn)普遍采用較短字節(jié)突發(fā)讀寫操作結合定時計數(shù)刷新，即每次突發(fā)讀寫操作的時間小于平均刷新間隔，并采用刷新定時計數(shù)器產生刷新請求；在每次突發(fā)操作完成后判斷是否有刷新請求，若有執(zhí)行刷新操作，否則進行突發(fā)讀寫操作。采用此方法能方便地協(xié)調讀寫操作和定時刷新，但對于高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，存儲器的列數(shù)大，一行數(shù)據(jù)的讀寫操作需由多次突發(fā)操作才能完成，需多次判斷是否進行刷新操作并進行存儲器激活和預沖操作，控制器開銷大，讀寫效率低，很難適應高分辨率短消隱期的圖像數(shù)據(jù)操作。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決背景技術存在的上述技術問題，提供一種高分辨率多抽頭面陣CCD 輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法。高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、把多抽頭的CXD圖像數(shù)據(jù)分為左上、左下、右上和右下四組，將所述四組數(shù)據(jù)以行為單位根據(jù)對應的物理地址分別寫入左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM中；然后分別從左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM中按物理地址遞增的順序讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得四路地址順序變化的圖像數(shù)據(jù)；步驟二、將步驟一所述的左上和左下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的左SDRAM中，右上和右下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的右SDRAM中，所述左SDRAM獲得左半幀圖像數(shù)據(jù)，右SDRAM獲得右半幀圖像數(shù)據(jù)；步驟三、將步驟二所述的乒乓結構的左SDRAM讀出的左半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步 FIFO左中，右SDRAM讀出的右半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步FIFO右中，然后以行為單位從異步 FIFO左和異步FIFO右中連續(xù)讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得高分辨率多抽頭面陣CCD輸出的以行為單位的連續(xù)圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法由控制器、四組乒乓結構的雙口 RAM、兩組乒乓結構的SDRAM和兩個異步FIFO組成，所述控制器與四組乒乓結構的雙口 RAM、兩組乒乓結構的SDRAM和兩異步FIFO相連，并控制各存儲器的讀寫操作；四組乒乓結構的雙口 RAM，包括8個雙口 RAM，每個雙口 RAM中存儲P個圖像數(shù)據(jù)，其作用是分別把左上、左下、右上和右下的s/4路輸入數(shù)據(jù)整合為左上、左下、右上和右下的一路按順序地址變化的輸出數(shù)據(jù)，s為CCD的抽頭數(shù)，而且每個雙口 RAM內的數(shù)據(jù)是分n+1次讀出的，以配合SDRAM的寫入操作；兩組乒乓結構SDRAM分別把左上、左下、右上和右下的圖像數(shù)據(jù)整合為左半幀和右半幀的圖像數(shù)據(jù)，最終以連續(xù)半幀圖像輸出， 而且每n+1次頁突發(fā)操作讀出的數(shù)據(jù)組成了一個輸出行數(shù)據(jù)；兩異步FIFO的作用是把從 SDRAM中n+1次的斷續(xù)讀出的數(shù)據(jù)變?yōu)橐恍羞B續(xù)輸出的數(shù)據(jù)，最終采用雙通道的采集卡進行圖像數(shù)據(jù)的采集。本發(fā)明的有益效果一、采用可編程邏輯器件和外部SDRAM實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的緩存，使用可編程邏輯器件作為小容量存儲器和系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)集成度高，控制靈活；二、利用了可編程器件內部的雙口 RAM和異步FIFO速度快但容量小而外部的 SDRAM容量大但讀寫效率低操作復雜的特點，使用了三種存儲器來完成不同的任務系統(tǒng)中分別采用了乒乓結構的雙口 RAM和乒乓結構的SDRAM來分別對以行為單位的圖像數(shù)據(jù)和以幀為單位的圖像數(shù)據(jù)進行整合；雙口 RAM在SDRAM寫操作前解決了數(shù)據(jù)整合地址不連續(xù)且寫入操作不連續(xù)問題；異步FIFO克服了從SDRAM中讀出的數(shù)據(jù)不連續(xù)問題；三、根據(jù)SDRAM處于不同的階段，采用不同的刷新方法；能大大提高讀寫操作效率，可適應不同的輸入行周期，不僅適合高分辨率多抽頭的面陣CCD圖像數(shù)據(jù)整合，也適用于高分辨率多抽頭的線陣CCD圖像數(shù)據(jù)整合，把每行的圖像數(shù)據(jù)寫入和讀出由n+1次頁突發(fā)操作來完成，寫操作階段每行圖像數(shù)據(jù)的寫入操作由多次全頁突發(fā)操作來完成，然后進行集中刷新，最后進行定時計數(shù)刷新；讀操作階段每行圖像數(shù)據(jù)的讀出操作由多次全頁突發(fā)操作來完成，然后進行集中刷新；無讀寫操作階段實行定時計數(shù)刷新。


圖1為現(xiàn)有大面陣CXD的輸出通道示意圖；圖2為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合結構示意圖；圖3為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大
5面陣CXD的數(shù)據(jù)整合中雙口 RAM的時序圖；圖4為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CXD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的時序圖；圖5為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的控制狀態(tài)轉移圖；圖6為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的寫操作時序圖；圖7為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的寫操作子狀態(tài)轉移圖；圖8為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的讀操作子狀態(tài)轉移圖；圖9為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CCD的數(shù)據(jù)整合中SDRAM的定時刷新子狀態(tài)轉移圖；圖10為本發(fā)明所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法中大面陣CXD的數(shù)據(jù)整合中異步FIFO的時序圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖2至圖10說明本實施方式，高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、把多抽頭的CXD圖像數(shù)據(jù)分為左上、左下、右上和右下四組，將所述四組數(shù)據(jù)以行為單位根據(jù)對應的物理地址分別寫入左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM中；然后分別從左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM中按物理地址遞增的順序讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得四路地址順序變化的圖像數(shù)據(jù)；步驟二、將步驟一所述的左上和左下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的左SDRAM中，右上和右下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的右SDRAM中，所述左SDRAM獲得左半幀圖像數(shù)據(jù)，右SDRAM獲得右半幀圖像數(shù)據(jù)；步驟三、將步驟二所述的乒乓結構的左SDRAM讀出的左半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步 FIFO左中，右SDRAM讀出的右半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步FIFO右中，然后以行為單位從異步 FIFO左和異步FIFO右中連續(xù)讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得高分辨率多抽頭面陣CCD輸出的以行為單位的連續(xù)圖像數(shù)據(jù)。本實施方式中步驟二所述的雙口 RAM中存儲的圖像數(shù)據(jù)ρ大于SDRAM的列數(shù)q， 即SDRAM每行能存儲的最大容量；采用SDRAM的n+1行存儲器存儲從雙口 RAM內分n+1次斷續(xù)讀出的圖像數(shù)據(jù)，所述SDRAM內斷續(xù)讀出的n+1行圖像數(shù)據(jù)組成完整的輸出行數(shù)據(jù)；所述η的取值范圍為
權利要求
1.高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、把多抽頭的CXD圖像數(shù)據(jù)分為左上、左下、右上和右下四組，將所述四組數(shù)據(jù)以行為單位根據(jù)對應的物理地址分別寫入左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM 中；然后分別從左上、左下、右上和右下四組乒乓結構的雙口 RAM中按物理地址遞增的順序讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得四路地址順序變化的圖像數(shù)據(jù)；步驟二、將步驟一所述的左上和左下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的左SDRAM中，右上和右下乒乓結構的雙口 RAM內讀出的圖像數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的右 SDRAM中，所述左SDRAM獲得左半幀圖像數(shù)據(jù)，右SDRAM獲得右半幀圖像數(shù)據(jù)；步驟三、將步驟二所述的乒乓結構的左SDRAM讀出的左半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步FIFO左中，右SDRAM讀出的右半幀圖像數(shù)據(jù)寫入異步FIFO右中，然后以行為單位從異步FIFO左和異步FIFO右中連續(xù)讀出圖像數(shù)據(jù)，獲得高分辨率多抽頭面陣CCD輸出的以行為單位的連續(xù)圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征在于，步驟二所述的雙口 RAM中存儲的圖像數(shù)據(jù)ρ大于SDRAM的列數(shù)q，采用SDRAM的 n+1行存儲器存儲從雙口 RAM內分n+1次斷續(xù)讀出的圖像數(shù)據(jù)，所述SDRAM內斷續(xù)讀出的 n+1行圖像數(shù)據(jù)組成完整的輸出行數(shù)據(jù)；所述η的取值范圍為
3.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征在于，步驟二所述的乒乓結構的SDRAM對乒乓結構的雙口 RAM中讀出的圖像數(shù)據(jù)的寫操作過程為a、在SDRAM中寫入從上半部雙口 RAM讀出的前η次圖像數(shù)據(jù)，每次讀出圖像數(shù)據(jù)的個數(shù)為SDRAM存儲器的列數(shù)q;b、在SDRAM中寫入從上半部雙口 RAM讀出的第n+1次圖像數(shù)據(jù)，個數(shù)為1個；C、在SDRAM中寫入從下半部雙口 RAM讀出前η次數(shù)據(jù)，每次數(shù)據(jù)的個數(shù)為SDRAM存儲器的列數(shù)q ；d、在SDRAM中寫入從下半部雙口 RAM讀出的第n+1次數(shù)據(jù)， 個數(shù)為1個；e、連續(xù)刷新m次；f、以7μ s為間隔進行定時刷新；所述m為大于1的正整數(shù)，m的取值范圍為
4.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征在于，步驟三所述的SDRAM讀出圖像數(shù)據(jù)的具體過程為a、讀出SDRAM存儲器內的η行圖像數(shù)據(jù)，每行的個數(shù)為SDRAM存儲器的列數(shù)q ;b、讀出 SDRAM存儲器內的最后一行中1個數(shù)據(jù)；C、連續(xù)刷新r次；d、空操作階段；所述r為大于1的正整數(shù)；r的取值范圍為
5.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征在于，所述多抽頭的C⑶圖像數(shù)據(jù)中的CCD的抽頭數(shù)為大于四且為四的整數(shù)倍。
6.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，其特征在于，步驟三采用雙通道的采集卡進行圖像數(shù)據(jù)的采集。
全文摘要
高分辨率多抽頭面陣CCD輸出圖像數(shù)據(jù)實時合成的方法，涉及圖像數(shù)據(jù)合成的方法，它解決了現(xiàn)有SDRAM中一行數(shù)據(jù)的讀寫操作需由多次突發(fā)操作、多次判斷是否進行刷新操作并進行存儲器激活和預沖操作的問題，其方法為將CCD多抽頭輸出的圖像數(shù)據(jù)分為四組送入乒乓結構的雙口RAM中進行數(shù)據(jù)整合；將左上和左下的乒乓結構的雙口RAM中的數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的左SDRAM存儲器，將右上和右下的乒乓結構的雙口RAM中的數(shù)據(jù)寫入乒乓結構的右SDRAM存儲器；從乒乓結構的左SDRAM存儲器和右SDRAM存儲器中讀出圖像數(shù)據(jù)，分別送入異步FIFO左和異步FIFO右后輸出圖像數(shù)據(jù)；本發(fā)明采用不同的刷新方法；提高了讀寫操作效率。
文檔編號G06F5/16GK102184084SQ201110095548
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者余達, 劉金國, 武星星, 王國良, 郭永飛 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所