CN102545911A

CN102545911A - 一种ccd信号处理电路通道偏差消减方法及偏差消减器

Info

Publication number: CN102545911A
Application number: CN2011103620568A
Authority: CN
Inventors: 牟研娜; 王鹏; 尹娜
Original assignee: Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Current assignee: Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN102545911B

Abstract

一种CCD信号处理电路通道偏差消减方法及偏差消减器，首先接收外部串行输入信号并转换为并行信号，然后按照约定格式进行解码获取通道名称及对应的增益码。根据通道名称确定对应的通道偏差数据存储地址并从通道偏差数据存储器中读取相应通道偏差数据。将同一个通道名称的增益码和通道偏差数据相加并与AD转换器中增益寄存器的最大增益值进行比较，较大值对AD转换器的增益进行设置，使该通道输出数字信号的偏差得到消减。偏差消减器包括通道偏差数据存储器、通道偏差处理器和AD模数转换模块。通道偏差处理器包括读出地址发生器、寄存器、串行数据接收器、解译器、加法器、比较器和数据串行发送器，AD模数转换模块包含多个AD模数转换器。

Description

一种CCD信号处理电路通道偏差消减方法及偏差消减器

技术领域

本发明涉及一种CCD信号处理电路通道偏差消减方法及相应的偏差消减器件。

背景技术

在CCD信号处理电路中，通常需要对接收到的CCD信号进行相关双采样及模数转换，并进行增益放大，然后将得到的数字信号送入处理器中进行处理并输出。然而由于CCD信号为多抽头输出，因此在CCD信号处理电路中存在多个通道来对不同抽头的信号进行处理。由于CCD器件及电路原因，即使对同一个模拟信号，不同通道输出的数字信号通常也是不相同的，即存在通道偏差。由于该通道偏差的存在，使得本来连续的图像在经过多通道信号合成后输出的图像出现了通道间的阶跃性跳变，因此需要尽可能的减小存在的通道偏差，使得通道间的图像连续。

现有的方法多为通过地面定标的方式计算出每通道的理论增益码所对应的实际增益码，实际应用时发送各个通道的实际增益码，但是由于各通道可调增益码较多，需要计算的实际增益码较多。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种操作简单、可靠性高的CCD信号处理电路通道偏差消减方法及相应的消减器件。

本发明的技术解决方案是：一种CCD信号处理电路通道偏差消减方法，步骤如下：

(1)存储CCD信号处理电路通道偏差数据；

(2)接收外部串行输入的时钟信号、数据信号和使能信号，将所述串行信号转换为并行信号；

(3)将并行信号按照约定的格式进行解码，获取通道名称及该通道对应的增益码；

(4)根据通道名称确定该通道对应的通道偏差数据存储地址并从通道偏差数据存储器中读取相应的通道偏差数据；

(5)将对应同一个通道名称的增益码和通道偏差数据进行加法运算，将运算结果与AD转换器中增益寄存器的最大增益值进行比较，两者的较大值作为比较结果；

(6)采用步骤(5)得到的比较结果设置与该通道名称对应的AD转换器中增益寄存器的增益值，完成对不同通道的CCD信号增益放大，使不同通道输出的数字信号灰度值一致，消减通道偏差。

一种CCD信号处理电路通道偏差消减器，包括通道偏差数据存储器、通道偏差处理器和AD模数转换模块，所述的通道偏差处理器包括读出地址发生器、寄存器、串行数据接收器、解译器、加法器、比较器和数据串行发送器；所述的AD模数转换模块包含多个AD模数转换器，每一个AD模数转换器对应一个信号处理电路通道；串行数据接收器接收外部串行输入时钟信号、数据信号和使能信号，将串行信号转换为并行信号后送至解译器；解译器将并行信号按照约定的格式进行解码，获取通道名称及该通道对应的增益码，将通道名称送至读出地址发生器，将通道对应的增益码送至加法器；读出地址发生器根据传来的通道名称确定该通道对应的通道偏差数据存储地址并将该存储地址中存储的通道偏差数据读入寄存器中，通道偏差数据经寄存器送至加法器；加法器将对应同一个通道名称的增益码和通道偏差数据进行加法运算并将运算结果送至比较器的一个输入端；比较器另一个输入端为AD转换器中增益寄存器的最大增益值，如果加法器的输出结果大于AD转换器中增益寄存器的最大增益值，则比较器的输出为AD转换器中增益寄存器的最大增益值，如果加法器的输出结果小于AD转换器中增益寄存器的最大增益值，则比较器的输出为加法器的输出结果；比较器的输出通过数据串行发送器控制对应的AD转换器中的增益寄存器，AD转换模块中各AD转换器的输出作为通道偏差消减器的输出。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明CCD信号处理电路通道偏差消减器及接收方法，在接收到统一的增益码指令后可以直接对通道偏差进行消减，而不需要先计算出对每一个通道的每一个增益码所对应的实际增益码，再通过外部三线串行指令对每个通道发送不同的增益指令进行调节，如，对一个有4通道CCD模拟信号输入的CCD信号处理电路来说，要使每通道CCD信号经模数转换器后输出的数字信号的增益都为3db，现有的方法为通过地面定标的方式先计算出每通道的实际增益，如分别为3.1db、3.3db、3.2db和3db，再通过外部三线串行指令将实际增益发送到信号处理电路，当需要将每通道AD模数转换器输出的增益都调为6db时，再计算出6db对应的实际增益，再将实际增益发送到信号处理电路，每次修改增益值时都要如此，而本发明直接发送增益码3db或6db给CCD信号处理电路，自动将通道偏差进行消减，使得通道偏差的消减变得简单可靠，且由于数据串行发送器采用分时发送的方式发送时钟、数据和使能信号给AD模数转换模块，因此只需要一个数据串行发送器给AD模数转换模块的不同AD模数转换器发送时钟、数据及使能信号，节约了硬件资源。

附图说明

图1为本发明CCD信号处理电路通道偏差消减方法的流程图；

图2为本发明CCD信号处理电路通道偏差消减器的结构示意图；

图3为本发明通道偏差处理器结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明CCD信号处理电路通道偏差消减方法，步骤如下：

(1)使CCD器件对均匀平行光源进行成像，通过CCD信号处理电路的相关双采样、模数转换、数据合成等操作得到该光源下的CCD各抽头的数字信号，由于入射光源为均匀平行光源，所以得到的CCD各抽头的数字信号DN值(灰度值)应相同，但由于通道偏差的存在，反映在得到的数字信号DN值上，由此计算出CCD信号处理电路各通道的通道偏差，将通道偏差存入通道偏差数据存储器；

(2)接收外部串行输入的三线串行增益控制信号：时钟信号、数据信号和使能信号，该串行信号包括通道名称及通道对应的增益码等内容，在使能信号有效时，根据时钟信号对数据信号进行移位，得到并行信号；

(5)将对应同一个通道名称的增益码和通道偏差数据进行加法运算，将运算结果与AD转换器中增益寄存器的最大增益值进行比较，两者的最大值作为比较结果，即该通道的实际增益码；

(6)采用步骤(5)得到的比较结果设置与该通道名称对应的AD转换器中增益寄存器的增益值，对进入该AD转换器的CCD信号进行增益放大，由于加上了通道偏差数据存储器中的通道偏差数据使得每通道的实际的增益放大倍数不同，因此平行均匀光源下每通道输出的数字信号DN值一致，通道偏差得到了消减。

如图2所示，本发明CCD信号处理电路通道偏差消减器包含通道偏差数据存储器、通道偏差处理器、AD模数转换模块。其中偏差数据存储器和通道偏差处理器连接，通道偏差处理器与AD模数转换模块连接。偏差数据存储器由ROM组成，通道偏差处理器由读出地址发生器、寄存器、串行数据接收器、解译器、加法器及比较器、数据串行发送器组成，如图3所示；AD模数转换模块由多个相同的AD模数转换器组成。

先将通道偏差数据存储于ROM中，CCD信号处理电路通道偏差消减器工作时，ROM接收通道偏差处理器的读出地址发生器产生的地址，将其中存储的偏差数据送入通道偏差处理器中的不同寄存器。

串行数据接收器由移位寄存器组成，接收外部三线发来的串行时钟、数据、使能信号，由移位寄存器将串行信号转换为并行信号。解译器将并行信号按照约定的格式进行解码，解出通道名称及其对应的增益码。

例如，码表格式为：码字共32位，其中，高4位为模式位，当其为二进制0010时，说明接收到的为增益控制指令，D27～D24为通道位，D16～D8为增益码，D7～D0为校验位。接到32位码字后，先将高三个字节的码字相加，将得到的结果与第4个字节进行比较，一致后说明接到的指令正确，再根据D31～D28及D27～D24位解出通道增益码。

通道偏差处理器中的读出地址发生器根据解译器解码得到的通道名称产生ROM的地址，寄存器存储ROM送来的偏差数据，不同寄存器存不同通道偏差。加法器的输入为寄存器输出的通道偏差数据及解译器输出的增益码，输出运算后的增益码。

比较器的两个输入分别为加法器的输出以及AD模数转换器中增益寄存器的最大增益值，对运算后的增益码与AD模数转换器中增益寄存器的增益范围进行比较，比较器的输出为实际增益码，其中超出增益范围的为AD模数转换器中增益寄存器的最大增益码，否则为加法器运算后的增益码。

数据串行发送器的输入为比较器输出的实际增益码，数据串行发送器对该增益码按照AD模数转换器中增益寄存器的码表要求，加上地址等信息，分时串行发送，首先，AD模数转换模块的第一通道时钟、数据、使能信号有效，发送完成后，第二通道的时钟、数据、使能有效，依此类推，直到最后一通道的时钟、数据、使能信号有效。

AD模数转换模块由AD模数转换器组成，其接收到通道偏差处理器发送的AD模数转换器中增益寄存器的三线控制信号后，不同通道对输入信号进行不同增益的放大，输出信号的通道偏差被消减。

通道偏差处理器可以采用IC芯片或FPGA实现。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims

1.一种CCD信号处理电路通道偏差消减方法，其特征在于步骤如下：

(1)存储CCD信号处理电路通道偏差数据；

2.一种CCD信号处理电路通道偏差消减器，其特征在于包括：通道偏差数据存储器、通道偏差处理器和AD模数转换模块，所述的通道偏差处理器包括读出地址发生器、寄存器、串行数据接收器、解译器、加法器、比较器和数据串行发送器；所述的AD模数转换模块包含多个AD模数转换器，每一个AD模数转换器对应一个信号处理电路通道；串行数据接收器接收外部串行输入的时钟信号、数据信号和使能信号，将串行信号转换为并行信号后送至解译器；解译器将并行信号按照约定的格式进行解码，获取通道名称及该通道对应的增益码，将通道名称送至读出地址发生器，将通道对应的增益码送至加法器；读出地址发生器根据传来的通道名称确定该通道对应的通道偏差数据存储地址并将该存储地址中存储的通道偏差数据读入寄存器中，通道偏差数据经寄存器送至加法器；加法器将对应同一个通道名称的增益码和通道偏差数据进行加法运算并将运算结果送至比较器的一个输入端；比较器的另一个输入端为AD转换器中增益寄存器的最大增益值，如果加法器的输出结果大于AD转换器中增益寄存器的最大增益值，则比较器的输出为AD转换器中增益寄存器的最大增益值，如果加法器的输出结果小于AD转换器中增益寄存器的最大增益值，则比较器的输出为加法器的输出结果；比较器的输出通过数据串行发送器控制对应的AD转换器中的增益寄存器，AD转换模块中各AD转换器的输出作为通道偏差消减器的输出。

3.根据权利要求2所述的一种CCD信号处理电路通道偏差消减器，其特征在于：所述的串行数据接收器为移位寄存器。

4.根据权利要求2所述的一种CCD信号处理电路通道偏差消减器，其特征在于：所述的通道偏差数据存储器为ROM。