CN112565640B - 一种核环境下消除cmos图像传感器列噪声的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法和系统，基于RS422总线的远程重配置将暗场噪声采集到监控上位机控制端，重新计算经辐照变化后的列噪声，将消除新的列噪声后生成的FPGA加载文件重新进行远程配置，使摄像机图像质量不会因为辐照时间的加长而恶化。本发明所述的方法可通过RS422总线完成CMOS图像传感器暗场噪声的采集、FPGA的重新配置，实施方法简单，解决了核环境下无法更新设备的问题，延长了监控设备的使用周期；并且不需要额外的存储芯片即可计算图像的列噪声，既降低了成本，又增加了设备的可靠性。

Description

一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法和系统
技术领域
本发明属于核环境监控技术领域，尤其涉及一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法和系统。
背景技术
CMOS图像传感器的列固定模式噪声CFPN(Column Fixed Pattern Noise)主要是由于不同列的列放大器内部晶体管阈值电压和自身偏置电压造成的，在图像中表现为明暗不同的竖直条纹，影响图像质量。人眼对CFPN较为敏感，因此如何消除图像采集系统中的CFPN成为人们研究的重要课题。
目前，多数图像采集系统使用的方法是在系统中对图像进行中值滤波、邻域均值滤波等算法消除CFPN。此类方法需要在系统中集成存储芯片，以实现算法的实时计算。但是在核环境中存储芯片的耐辐照性能达不到长时间使用的要求，此类方法无法在核环境中使用。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法和系统，利用RS422总线差分方式可实现远距离传输的特征，采用外部软件更新变化的列噪声的方法，通过算法降低数据量，实现FPGA内部可存储列噪声数据，达到消除变化的列噪声的目标，保证在核环境下监控图像的质量。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，包括：
构建一核环境和一非核环境；
将耐辐照摄像机放置在核环境中；其中，耐辐照摄像机，包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座；
将监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境下；
通过PC机中安装的FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片；
通过CMOS图像传感器将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量；
当通过监视器观察到核环境图像质量异常时，将PC机中安装的串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈；
将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，FPGA下载器的输入输出信号通过RS422转换器转成差分信号，长距离传输后至耐辐照摄像机端再转换成单端信号，完成对FPGA内核逻辑的加载；其中，FPGA内核逻辑包括：CMOS传感器控制逻辑、去除列噪声逻辑、视频编码逻辑、串口收发逻辑和变焦镜头控制逻辑。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，核环境图像质量异常是指：图像列噪声增大。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，PC机通过如下步骤计算出新的列噪声数据：
从整帧数据中提取得到每一行像素的最小值；
用本行的每个像素点的原像素值减去本行的像素最小值，并使用得到像素差值替换本行的每个像素点的原像素值，得到新的像素矩阵；
计算得到的新的像素矩阵每列像素的均值，并将计算得到的均值作为本列像素的列噪声数据。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，还包括：
将FPGA芯片分别与CMOS图像传感器、变焦镜头和DA芯片连接；
将FPGA芯片通过差分线转换芯片与插座连接；其中，FPGA芯片的JTAG接口和UART接口分别与差分线转换芯片连接；
将DA芯片的信号接口输出接口与插座连接。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，还包括：
将PC机上的FPGA烧写软件接口通过FPGA下载器连接至RS422总线转换器；
将PC机上的串口与FPGA下载器连接。
在上述核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法中，还包括：通过视频信号线连接监视器和插座；通过RS422总线连接RS422总线转换器和插座。
相应的，本发明还公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的系统，包括：监视器、PC机、FPGA下载器、RS422总线转换器和耐辐照摄像机。其中，监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境中。耐辐照摄像机放置在核环境中；其中，耐辐照摄像机，包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座。PC机，用于通过FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片。CMOS图像传感器，用于将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量。PC机，还用于当通过监视器观察到核环境图像质量异常时，将串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈；以及，将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，利用RS422总线差分方式可实现远距离传输的特征，采用外部软件更新变化的列噪声的方法，通过算法降低数据量，实现FPGA内部可存储列噪声数据，达到消除变化的列噪声的目标，保证在核环境下监控图像的质量。
(2)本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，使用RS422总线传输，可以在远离核环境的区域进行操作，保护监控人员的安全；该方法不使用耐辐射FPGA配置器件、耐辐射存储器件，节约了摄像机的成本。
(3)本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，由于使用RS422这种平衡传输总线，它采用差分传输方式，抗干扰能力强，传输距离远，可实现对在核环境中的FPGA进行远程配置，从而不断更新CMOS图像传感器变化的列噪声，保证图像质量，延长摄像机的使用寿命。
(4)本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，由于使用RS422总线进行远程配置，因此不需要FPGA的配置芯片，耐辐射的FPGA配置芯片价格昂贵，因此降低了成本。
(5)本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，非核环境中消除列噪声的方式是将采集到的噪声缓存在存储器件中，然后再读出计算，但是存储器件的耐辐射指标低，并不能满足核环境下的长期使用，本发明不使用存储芯片，可实现列噪声的更新，并消除列噪声，既节约了成本，又保证了摄像机在使用时的图像质量。
附图说明
图1是本发明实施例中一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法的方案示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，在本实施例中，该核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，包括：
步骤101，构建一核环境和一非核环境；
步骤102，将耐辐照摄像机放置在核环境中。
在本实施例中，耐辐照摄像机具体可以包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座。也即，耐辐照摄像机不使用FPGA加载芯片和存储芯片。
优选的，可以将FPGA芯片分别与CMOS图像传感器、变焦镜头和DA芯片连接；将FPGA芯片通过差分线转换芯片与插座连接；其中，FPGA芯片的JTAG接口和UART接口分别与差分线转换芯片连接；将DA芯片的信号接口输出接口与插座连接。
步骤103，将监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境下。
在本实施例中，可以将PC机上的FPGA烧写软件接口通过FPGA下载器连接至RS422总线转换器；将PC机上的串口与FPGA下载器连接。
进一步的，通过视频信号线连接监视器和插座；通过RS422总线连接RS422总线转换器和插座。其中，RS422总线可实现信号的远距离传输，数据率小于1Mb/s，传输距离可达到100m，可实现在远离核环境的非核环境中实时监控及操作。
步骤104，通过PC机中安装的FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片。
步骤105，通过CMOS图像传感器将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量。
步骤106，当通过监视器观察到核环境图像质量异常(如，图像列噪声增大)时，将PC机中安装的串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据串口指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈。
在本实施例中，当在非核环境下观测到核环境图像的列噪声增大时，可通过PC机中安装的串口软件发送光圈关闭控制指令，将该光圈关闭控制指令发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈直到监视器黑屏；再通过串口指令将此时的底噪数据回传到PC机。其中，指令和数据的传输都是通过RS422总线进行远距离传输。
步骤107，将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
在本实施例中，可根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑重新生成FPGA在线烧写文件，将重新生成的FPGA在线烧写文件通过RS422总线烧写到FPGA芯片中，监视器的图像则为减掉更新过的列噪声的图像，图像质量恢复清晰。
进一步的，由于PC机接收的底噪数据为一帧图像的数据，数据量大于FPGA内部的存储空间；因此，为了能够有效的利用FPGA的内部存储空间，本实施例根据CMOS传感器列噪声的特征，采用从整帧数据中提取列噪声的算法，有效降低了列噪声的数据量，可实现将列噪声数据存储在FPGA内部的BlockRAM中，从而实现去除列噪声的目的。其中，PC机可以通过如下步骤计算出新的列噪声数据：从整帧数据中提取得到每一行像素的最小值；用本行的每个像素点的原像素值减去本行的像素最小值，并使用得到像素差值替换本行的每个像素点的原像素值，得到新的像素矩阵；计算得到的新的像素矩阵每列像素的均值，并将计算得到的均值作为本列像素的列噪声数据。
需要说明的是，在本实施例中，FPGA下载器的输入输出信号通过RS422转换器转成差分信号，长距离传输后至耐辐照摄像机端再转换成单端信号，完成对FPGA内核逻辑的加载；其中，FPGA内核逻辑包括：CMOS传感器控制逻辑、去除列噪声逻辑、视频编码逻辑、串口收发逻辑和变焦镜头控制逻辑。此外，可根据监视器图像质量的变化反复进行操作，保证监视图像的质量。
在上述实施例的基础上，下面结合一个具体实例进行说明。
本发明公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方案，包括两个部分：一部分为非核环境中的操作控制监控端，一部分为核环境中的耐辐射摄像机，两部分通过线缆连接，长度可达100m，满足两个环境的隔离需求。其中，操作控制监控端为完成去除CMOS图像传感器列噪声的操作端，包括一个液晶显示器、一台PC机、FPGA下载器、RS422总线转换器、USB电缆、USB转串口电缆等。其中，液晶显示器用来监测图像质量的变化，PC机用来远程控制摄像机开关光圈、上传噪声数据、提取列噪声、配置FPGA芯片。耐辐照摄像机由耐辐射变焦镜头、耐辐射CMOS图像传感器、耐辐射FPGA芯片、耐辐射AD转换芯片、耐辐射差分线转换芯片及插座构成，从芯片级保证摄像机的耐辐射性能。
(1)系统连接完成后，将FPGA下载器用USB线缆接入PC机USB接口，FPGA下载器的4个JTAG接口信号TMS、TCK、TDO、TDI与RS422总线转换器的单端接口相连，打开PC机安装的FPGA烧写软件“iMPACT”软件，将消除出厂时CMOS图像传感器列噪声的内核逻辑文件“*.bit”烧写到核环境中的摄像机FPGA芯片中。烧写完成后，可以在监视器中看到摄像机拍摄的核环境的实时画面。
(2)当辐射累计剂量达到1000Gy时，CMOS图像传感器的列噪声将明显增大，从显示器观察的图像中会出现明显的竖条纹。以核电站黄区计量率1.5Gy/h计算，28天累计剂量会达到1000Gy。在此种环境下，每个月更新一次列噪声，或者监视器图像竖条纹明显，影响观测环境的识别时，进行更新。
(3)列噪声提取步骤：打开PC机安装的串口调试助手“com.exe”软件，设置波特率为115200bps，8位数据，一位停止位，无校验位，串口参数与摄像机串口参数匹配。在软件的发送字节输入关闭光圈的字节指令，连续点击发送，直到监视器的图像亮度不再变暗，则关闭光圈的动作完成。将发送字节改为上传数据的指令，点击发送，串口调试助手的界面会接收到一帧图像的数据，一共450000个字节，为得到更接近真实的计算结果，可选择传输多帧图像的底噪数据。将这些数据以文本文件的形式导入Matlab软件计算列噪声程序中，运算得到720个数据。
(4)用计算得到的720列的噪声数据，转换为FPGA内嵌BlockRAM的初始化文件格式“*.coe”，更新BlockRAM，然后重新生成FPGA的烧写文件，并将烧写文件通过iMPACT软件下载到摄像机的FPGA芯片中，显示器的图像的列噪声被消除掉，图像清晰度满足要求。
(5)当列条纹变得明显，影响观测环境的识别时，重复上述步骤(3)、(4)的操作，可以保证图像的图像质量。因此在整个摄像机的使用周期中，不会因为CMOS图像传感器列噪声的增加，影响图像质量，从而有效的延长了摄像机的使用周期。
在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的系统，包括：监视器、PC机、FPGA下载器、RS422总线转换器和耐辐照摄像机。其中，监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境中。耐辐照摄像机放置在核环境中；其中，耐辐照摄像机，包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座。PC机，用于通过FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片。CMOS图像传感器，用于将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量。PC机，还用于当通过监视器观察到核环境图像质量异常时，将串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈；以及，将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，包括：
构建一核环境和一非核环境；
将耐辐照摄像机放置在核环境中；其中，耐辐照摄像机，包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座；
将监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境下；
通过PC机中安装的FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片；
通过CMOS图像传感器将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量；
当通过监视器观察到核环境图像质量异常时，将PC机中安装的串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈；
将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
2.根据权利要求1所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，FPGA下载器的输入输出信号通过RS422转换器转成差分信号，长距离传输后至耐辐照摄像机端再转换成单端信号，完成对FPGA内核逻辑的加载；其中，FPGA内核逻辑包括：CMOS传感器控制逻辑、去除列噪声逻辑、视频编码逻辑、串口收发逻辑和变焦镜头控制逻辑。
3.根据权利要求1所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，核环境图像质量异常是指：图像列噪声增大。
4.根据权利要求1所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，PC机通过如下步骤计算出新的列噪声数据：
从整帧数据中提取得到每一行像素的最小值；
用本行的每个像素点的原像素值减去本行的像素最小值，并使用得到像素差值替换本行的每个像素点的原像素值，得到新的像素矩阵；
计算得到的新的像素矩阵每列像素的均值，并将计算得到的均值作为本列像素的列噪声数据。
5.根据权利要求1所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，还包括：
将FPGA芯片分别与CMOS图像传感器、变焦镜头和DA芯片连接；
将FPGA芯片通过差分线转换芯片与插座连接；其中，FPGA芯片的JTAG接口和UART接口分别与差分线转换芯片连接；
将DA芯片的信号接口输出接口与插座连接。
6.根据权利要求5所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，还包括：
将PC机上的FPGA烧写软件接口通过FPGA下载器连接至RS422总线转换器；
将PC机上的串口与FPGA下载器连接。
7.根据权利要求6所述的核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的方法，其特征在于，还包括：通过视频信号线连接监视器和插座；通过RS422总线连接RS422总线转换器和插座。
8.一种核环境下消除CMOS图像传感器列噪声的系统，其特征在于，包括：监视器、PC机、FPGA下载器、RS422总线转换器和耐辐照摄像机；
监视器、PC机、FPGA下载器和RS422总线转换器放置在非核环境中；
耐辐照摄像机放置在核环境中；其中，耐辐照摄像机，包括：具有耐辐照性能的CMOS图像传感器、FPGA芯片、DA芯片、差分线转换芯片、变焦镜头和插座；
PC机，用于通过FPGA厂商提供的烧写软件，将已消除出厂时CMOS列噪声的FPGA的内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片；
CMOS图像传感器，用于将变焦镜头拍摄的核环境图像发送至FPGA芯片，并经FPGA芯片发送至DA芯片，DA芯片输出模拟视频信号，将模拟视频信号通过插座发送至监视器，以便通过监视器观察变焦镜头拍摄的核环境图像的质量；
PC机，还用于当通过监视器观察到核环境图像质量异常时，将串口软件中的光圈关闭控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈关闭控制指令关闭变焦镜头光圈；然后将串口软件中的上传图像指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，FPGA芯片根据指令将CMOS的暗场噪声通过差分线转换芯片、插座、RS422总线转换器回传到PC机；在PC机计算出新的列噪声数据后，将串口软件中的光圈打开控制指令经由RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送至FPGA芯片，由FPGA芯片根据光圈打开控制指令打开变焦镜头光圈；以及，将消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑通过FPGA下载器、RS422总线转换器、插座、差分线转换芯片发送到FPGA芯片，FPGA芯片根据消除新的列噪声数据后生成的FPGA内核逻辑对核环境图像的质量进行优化。
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