CN115499606A - 多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法 - Google Patents

多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法 Download PDF

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余达
司国良
石俊霞
邵帅
孙铭
张艳鹏
王梦莹
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Abstract

多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，涉及多工作模式探测器应用技术领域，解决现有TDICMOS探测器在不同的传输模式下，均按照最快行频连续进行多行图像数据的传输，剩余的时间段设置为消隐期，则可能出现接收端需要大容量存储器进行图像数据缓存等问题，本发明提出根据工作的探测器行频来设置传输间隔时间，尽量让图像数据均匀分布，减少接收端的数据缓存。本发明将不同行频的图像数据等间距数据，减小接收端数据缓存的压力，提高应用的可靠性，减小资源开销。将当前执行的行周期长度锁存后送入数传模块来产生各行数据延迟的间隔时间，保证输出的图像数据尽量均匀，也降低成像部分的资源占用率。

Description

多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法
技术领域
本发明涉及多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输技术，具体涉及一种基于高可靠性应用的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法。
背景技术
TDICMOS探测器在工作过程中，可能存在不止一种分辨率工作模式。多光谱谱段像元尺寸大，一种分辨率即满足应用；而全色谱段的像元尺寸小，在不同的应用模式下需要获取两种分辨率的图像。因此多光谱和全色的行周期长度比例关系在不同的应用模式下是不同的，主要体现在探测器的驱动工作时序和数据传输的数传接口时序。在不同的应用模式下，又根据仅传输全色图像还是全色和多光谱图像都传输的不同，衍生出四种不同数据量的传输模式，为了满足接收端有限的传输能力，在不同的传输模式下可达到的最高行频不同。若在不同的传输模式下，都按照最快行频连续进行多行图像数据的传输，剩余的时间段设置为消隐期，则可能出现接收端需要大容量存储器进行图像数据缓存。
发明内容
本发明为解决现有TDICMOS探测器在不同的传输模式下，均按照最快行频连续进行多行图像数据的传输，剩余的时间段设置为消隐期，则可能出现接收端需要大容量存储器进行图像数据缓存等问题，提供一种多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输系统。
多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，该方法通过CMOS成像系统实现，该方法的实现过程如下：
在传输图像数据时，连续传输的间隔时间由成像控制器内的驱动时序模块的行周期长度决定：
每次数传的读操作由驱动时序模块数据有效信号的下降沿启动；完整行发送通过状态机循环实现；
成像控制器内的422解析模块输出设置的软行周期长度数据和外部输入的行周期信号，通过成像控制器内的行周期处理模块选择模式，输出合并后的行周期长度数据；即在同速模式下输出外部输入的行周期信号，在异速模式下输出设置的软行周期长度数据；
将合并后的行周期长度数据送入驱动时序模块后，输出多光谱一行时序的起始脉冲、以像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据、以数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据以及多光谱的数据输出启动信号到数据整合模块，控制数据整合模块输出2711图像数据。
本发明的有益效果：
1、将不同行频的图像数据等间距数据，减小接收端数据缓存的压力，提高应用的可靠性，减小资源开销。
2、将当前执行的行周期长度锁存后送入数传模块来产生各行数据延迟的间隔时间，保证输出的图像数据尽量均匀，也降低成像部分的资源占用率。
附图说明
图1为本发明所述的CMOS探测器的调试系统原理框图；
图2为摄像状态控制信号的传输流程图；
图3为完整行发送的状态机循环图；
图4为行周期信号的传输流程图；
图5为驱动时序模块内部结构图。
具体实施方式
结合图1至图5说明本实施方式，多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，该方法通过CMOS的成像系统实现，所述成像系统包括电源转换电路、成像探测器、驱动和控制电路、成像控制器、刷新芯片、数传接口电路、存储器和控制接口电路。电源转换电路为各部分提供供电电源；外部输入的控制通信信号经控制接口电路，分别送入成像控制器和刷新芯片；刷新控制器对成像控制器进行刷新控制；成像控制器产生的驱动和控制信号，经驱动和控制电路后，送入成像探测器；存储器存储非均匀校正系数；成像探测器输出的数字图像数据，经成像控制器处理后，经数传接口电路输出。
如图2所示，图2为摄像状态控制信号的传输流程图，为了保证完整多光谱谱段数据的传输，接收到的摄像控制信号，使用多光谱一行时序的起始脉冲经D触发器锁存后再输出；输出的同步后的摄像状态控制信号，再送入数据整合模块和422模块，输出2711图像数据和遥测的相关摄像信息。
如图3所示，图3为完整行发送的状态机循环图；本实施方式在传输图像数据时，连续传输的间隔时间由时序驱动模块的行周期长度来决定：每次数传的读操作也由时序驱动模块数据有效信号的下降沿来启动；当连续输出对应工作模式的行数后，从2711发送阶段S1模式跳转回发送准备阶段S0模式。完整行发送的状态机循环图，在发送准备阶段S0模式下，进行数据有效信号的下降沿位置的检测，超分模式检测到r个跳变沿或者推扫模式检测到q个跳变沿后，从S0模式调转到2711发送阶段S1模式；在2711发送阶段S1模式，进行图像数据的发送。在超分模式已经发送r行或者推扫模式已经发送q行后，跳转回发送准备阶段S0模式；
本实施方式中，数传接口电路输出的图像数据的间隔时间不是固定的，而是随输入的行周期长度变化而进行等比例的调整；
Figure BDA0003844695540000031
式中tpixel为像素时钟周期长度，t2711为2711时钟周期长度，nH_line为外部输入的以像素时钟周期长度为单位的行周期长度，mH_line_2711为以2711时钟周期长度为单位的行周期长度。
整个状态机的持续时间长度公式为：
ts1＝NUM_CHANNEL×nline×t2711
ts0＝tpixel×nH_line×nline-NUM_CHANNEL×nline×t2711＞2
式中nline为不同工作模式下连续传输的行数，超分模式下为r，推扫模式下为q；NUM_CHANNEL为等间隔传输的2711时钟周期个数，如图4所示，422解析模块输出设置的软行周期长度数据，和外部输入的行周期信号，根据选择的模式，输出合并后的行周期长度数据。即在同速模式下输出外部输入的行周期信号，在异速模式下输出设置的软行周期长度数据。合并后的行周期长度数据，送入驱动时序模块后，输出“多光谱一行时序的起始脉冲”、“像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据”、“数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据”、“多光谱的数据输出启动信号”到数据整合模块，控制数据整合模块输出2711图像数据。
其中，“像素时钟周期长度为当量(计数单位)的当前执行的行周期长度数据”采用“多光谱一行时序的起始脉冲”的高电平进行锁存；“数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据”采用“多光谱的数据输出启动信号”的高电平进行锁存。
驱动时序模块内的部分电路如图5所示，合并后的行周期长度数据，同时送入行周期长度比较模块、延迟模块和跳变沿位置实时计算模块；像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据，同时也送入行周期长度比较模块，判断与输入的行周期长度是否相同，输出行周期变化的指示信号，送入跳变沿位置实时计算模块，启动跳变沿位置的实时计算，输出跳变沿位置计算结束的指示信号。延迟的行周期长度数据、多光谱一行时序的起始脉冲、多光谱的数据输出启动信号都送入D触发器组，D触发器组不仅输出像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据，而且输出当前执行的行周期长度。当前执行的行周期长度与像素时钟和数传时钟周期的比例系数经乘法器相乘后，输出数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据。要求延迟模块产生的延迟tline-delay大于跳变沿位置计算结束指示信号的响应时间tline-reponse。即当检测到行周期变化，则行周期变化指示信号开始变为电平，启动跳变沿实时位置计算，将跳变沿位置计算结束指示信号设置为低电平，直到计算结束后才恢复回高电平。
tline-delay＞tline-reponse
本实施方式中，所述电源转换电路采用510的DCDC模块；成像探测器使用长光辰芯公司的TDICMOS探测器；驱动和控制电路主要基于电平转换芯片164245；成像控制器主要采用上海复旦微电子公司的成像控制器和刷新芯片；数传接口电路采用TLK2711芯片，控制接口电路主要采用54AC14、DS26LV31和DS26LV32；存储器采用3D PLUS公司的MRAM；刷新控制电路采用复旦微的刷新芯片JFMRS01RH。

Claims (8)

1.多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，该方法通过CMOS成像系统实现，其特征是：该方法的实现过程如下：
在传输图像数据时，连续传输的间隔时间由成像控制器内的驱动时序模块的行周期长度决定：
每次数传的读操作由驱动时序模块数据有效信号的下降沿启动；完整行发送通过状态机循环实现；
成像控制器内的422解析模块输出设置的软行周期长度数据和外部输入的行周期信号，通过行周期处理模块选择模式，输出合并后的行周期长度数据；即在同速模式下输出外部输入的行周期信号，在异速模式下输出设置的软行周期长度数据；
将合并后的行周期长度数据送入驱动时序模块后，输出多光谱一行时序的起始脉冲、以像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据、以数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据以及多光谱的数据输出启动信号到数据整合模块，控制数据整合模块输出2711图像数据。
2.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：所述驱动时序模块包括行周期长度比较模块、延迟模块和跳变沿位置实时计算模块、D触发器组和乘法器；
所述合并后的行周期长度数据，同时输入至行周期长度比较模块、延迟模块和跳变沿位置实时计算模块；
所述像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据同时送入行周期长度比较模块，判断与合并后的行周期长度是否相同，并输出行周期变化的指示信号，送入跳变沿位置实时计算模块启动跳变沿位置的实时计算，所述跳变沿位置实时计算模块输出跳变沿位置计算结束的指示信号；
将延迟的行周期长度数据、多光谱一行时序的起始脉冲、多光谱的数据输出启动信号均送入D触发器组，D触发器组输出像素时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据和当前执行的行周期长度；
所述当前执行的行周期长度与像素时钟和数传时钟周期的比例系数经乘法器相乘后，输出数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据。
3.根据权利要求2所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：
要求所述延迟模块产生的延迟tline-delay大于跳变沿位置计算结束指示信号的响应时间tline-reponse；即当检测到行周期变化，则行周期变化指示信号开始变为高电平，启动跳变沿实时位置计算，将跳变沿位置计算结束指示信号设置为低电平，直到计算结束后才恢复高电平。
4.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：
所述像素时钟周期长度为当量的当前执行的行周期长度数据采用多光谱一行时序的起始脉冲的高电平进行锁存；数传时钟周期为当量的当前执行的行周期长度数据采用多光谱的数据输出启动信号的高电平进行锁存。
5.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：当连续输出对应工作模式的行数后，从2711发送阶段S1跳转回发送准备阶段S0；在发送准备阶段S0下，进行数据有效信号的下降沿位置的检测，超分模式检测到r个跳变沿或者推扫模式检测到q个跳变沿后，从发送准备阶段S0调转到2711发送阶段S1；在2711发送阶段S1下，进行图像数据的发送；在超分模式已经发送r行或者推扫模式已经发送q行后，跳转回发送准备阶段S0。
6.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：为保证完整多光谱谱段数据的传输，接收到的摄像控制信号，使用多光谱一行时序的起始脉冲经D触发器锁存后再输出；输出的同步后的摄像状态控制信号，再送入数据整合模块和422模块，输出2711图像数据和遥测的相关摄像信息。
7.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：数传接口电路输出的图像数据的间隔时间不是固定的，而是随输入的行周期长度变化进行等比例的调整；
Figure FDA0003844695530000021
式中，tpixel为像素时钟周期长度，t2711为2711时钟周期长度，nH_line为外部输入的以像素时钟周期长度为单位的行周期长度，mH_line_2711为以2711时钟周期长度为单位的行周期长度。
整个状态机的持续时间长度公式为：
ts1＝NUM_CHANNEL×nline×t2711
ts0＝tpixel×nH_line×nline-NUM_CHANNEL×nline×t2711＞2
式中nline为不同工作模式下连续传输的行数，超分模式下为r行，推扫模式下为q行；NUM_CHANNEL为等间隔传输的2711时钟周期个数。
8.根据权利要求1所述的多工作模式探测器的等时间间隔图像数据传输方法，其特征在于：所述CMOS的成像系统包括电源转换电路、成像探测器、驱动和控制电路、成像控制器、刷新芯片、数传接口电路、存储器和控制接口电路；
所述电源转换电路为各部分提供供电电源；外部输入的控制通信信号经控制接口电路，分别送入成像控制器和刷新芯片；刷新芯片对成像控制器进行刷新控制；成像控制器产生的驱动和控制信号，经驱动和控制电路后，送入成像探测器；存储器存储非均匀校正系数；成像探测器输出的数字图像数据，经成像控制器处理后，经数传接口电路输出。
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