實(shí)驗(yàn)六-面陣-CCD數(shù)據(jù)采集與圖像顯示實(shí)驗(yàn)(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光電成像器件實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目實(shí)驗(yàn)六 面陣 CCD數(shù)據(jù)采集與圖像顯示實(shí)驗(yàn)日期2016.6.29姓名楊智超組別雙2班級(jí)13光電子班學(xué)號(hào)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解面陣CCD輸出的復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行A/D數(shù)據(jù)采集的原理和方法；2、學(xué)習(xí)面陣CCD圖像采集軟件的基本操作并掌握面陣CCD圖像數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作和利用文本文件分析圖像性質(zhì)的方法?！緦?shí)驗(yàn)器材】光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 一臺(tái) 面陣CCD模塊 一臺(tái)帶寬50MHz以上雙蹤跡同步示波器 一臺(tái) 連接導(dǎo)線(xiàn) 若干【實(shí)驗(yàn)原理】如圖1所示為面陣CCD輸出視頻信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)接口的基本原理方框圖。圖1圖中的信號(hào)源一般為面陣CCD攝像機(jī)輸出的全

2、電視信號(hào)，也可以為錄像機(jī)輸出的視頻信號(hào)。該信號(hào)進(jìn)入圖像卡后分為兩路，一路經(jīng)同步分離器分出行、場(chǎng)同步信號(hào)送給鑒相器，使之與卡內(nèi)的時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生行、場(chǎng)同步信號(hào)保持同相位關(guān)系，并通過(guò)控制電路使卡上的各單元按視頻信號(hào)的行、場(chǎng)電視制式的要求同步工作。另一路視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理電路，將視頻的灰度信號(hào)由峰值為1的標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需要的幅度，并調(diào)整好白電平和對(duì)比度。預(yù)處理電路輸出的信號(hào)送A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。時(shí)序控制器將數(shù)字信號(hào)存于幀存儲(chǔ)器。同時(shí)，卡上設(shè)置了為模擬監(jiān)視器提供的全電視信號(hào)輸出單元。它由查找表、D/A轉(zhuǎn)換器和同步合成電路構(gòu)成。查找表在計(jì)算機(jī)接口電路的控制下，將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的

3、數(shù)字圖像中的相同灰度值的地址放到指定的空間。這些數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬電壓值，使D/A轉(zhuǎn)換器的輸出在查找表指定行列點(diǎn)的灰度，便可以快速地還原圖像于監(jiān)視器上。在軟件的作用下，圖像卡可以方便地對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行存儲(chǔ)、檢測(cè)和加、減等各種運(yùn)算處理。各模塊功能如下：1、視頻信號(hào)預(yù)處理電路視頻信號(hào)預(yù)處理電路具有視頻信號(hào)放大、對(duì)比度和亮度調(diào)節(jié)、輸出幅度同步鉗位等多種功能。一般通過(guò)多級(jí)視頻放大后送到A/D轉(zhuǎn)換電路。2、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將視頻信號(hào)由模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便后續(xù)處理。一般需要高速A/D轉(zhuǎn)換芯片，同時(shí)需要提供同步脈沖來(lái)作為A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換完成的標(biāo)志功能。3、幀存儲(chǔ)器為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集圖像，在采集卡中設(shè)

4、置有圖像幀存儲(chǔ)器。當(dāng)微機(jī)的地址信號(hào)有效時(shí)，可訪(fǎng)問(wèn)幀存儲(chǔ)器。當(dāng)采集系統(tǒng)的地址信號(hào)有效時(shí)，在軟件控制下可實(shí)時(shí)地將采集的數(shù)據(jù)存入幀存儲(chǔ)器或從幀存儲(chǔ)器取出，連續(xù)顯示幀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的圖像。4、輸出查找表及D/A轉(zhuǎn)換輸出查找表是一片高速靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM。幀存儲(chǔ)器傳來(lái)的數(shù)據(jù)可以選中查找表中的一個(gè)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元。該單元預(yù)先由微機(jī)寫(xiě)入了相應(yīng)的圖像變換所需要的數(shù)據(jù)，并經(jīng)查找表的數(shù)據(jù)線(xiàn)輸出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器送至監(jiān)視器，顯示灰度變換后的圖像。5、時(shí)序發(fā)生器與控制電路時(shí)序發(fā)生器用于產(chǎn)生圖像采集與顯示所需要的幀存儲(chǔ)器地址信號(hào)，以及行、場(chǎng)同步信號(hào)，以便于D/A輸出的視頻信號(hào)一起合成為全電視信號(hào)?！緦?shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)】1、用導(dǎo)線(xiàn)

5、將面陣CCD模塊的12V和GND的臺(tái)階插座用導(dǎo)線(xiàn)連接到ZY12243B光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的12V及對(duì)應(yīng)GND插座上去；2、用雙磁環(huán)USB2.0接口數(shù)據(jù)線(xiàn)將面陣CCD模塊與計(jì)算機(jī)的USB端口相連接；3、打開(kāi)計(jì)算機(jī)的電源開(kāi)關(guān)，并確認(rèn)面陣CCD模塊的軟件已經(jīng)安裝，若未安裝，則先將軟件安裝，安裝方法請(qǐng)見(jiàn)發(fā)貨光盤(pán)中面陣CCD安裝幫助；4、打開(kāi)ZY12243B光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源開(kāi)關(guān)；5、采集指示燈點(diǎn)亮表明正在采集CCD攝像機(jī)圖像信號(hào)；6、將你所需要觀測(cè)圖片放置在鏡頭前，將CCD攝像頭的鏡頭蓋打開(kāi)（圖片如圖1所示的）；圖17、運(yùn)行“面陣CCD實(shí)驗(yàn)”程序；選擇實(shí)驗(yàn)列表中的“面陣CCD數(shù)據(jù)采集

6、與圖像顯示實(shí)驗(yàn)”，如圖2；圖28、選擇如圖3所示界面上的“連續(xù)采集”命令，觀察采集到的實(shí)際圖像；圖39、選擇圖3中的“停止采集”命令，點(diǎn)擊圖4中的“保存圖片”按鈕，將圖片保存到指定目錄下。圖410、點(diǎn)擊圖4中的“保存所有數(shù)據(jù)”按鈕，將自動(dòng)彈出保存數(shù)據(jù)的文本文件，文件的自動(dòng)保存路徑為“*/data/”（*為“面陣CCD實(shí)驗(yàn)”軟件所在的路徑）。11、文本文件記錄的數(shù)據(jù)信息為各像素點(diǎn)的R、G、B亮度值及黑白灰度值，如果為彩色圖片，則R、G、B亮度值與灰度值的關(guān)系為（式1）如果為黑白圖片，則R、G、B三色亮度值顯示量同灰度值。如圖5所示：圖512、找到圖像的清晰邊界，再?gòu)奈谋疚募姓业綀D像邊界所在坐標(biāo)

7、，觀察邊界的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，分析圖像數(shù)據(jù)變化的原因，以及如何運(yùn)用數(shù)據(jù)信息13、在顯示圖像中移動(dòng)鼠標(biāo)，觀察軟件界面左下角數(shù)值的變化，從中找到所需要的信息，點(diǎn)，如幅度變化率最大點(diǎn)的位置，討論它的意義。如圖6；圖614、關(guān)機(jī)結(jié)束（1）將所需要保存的數(shù)據(jù)或文件進(jìn)行保存處理；（2）關(guān)閉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源；（3）蓋好鏡頭蓋；（4）退出軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。【實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理】1、面陣CCD采集到的信息可以在計(jì)算機(jī)屏幕上清晰成像后，將圖片以“Test1_1”命名進(jìn)行保存，將數(shù)據(jù)保存的txt文檔重命名為“Test1_2”，“Test1_1”如圖7所示。圖72、將所采集的圖像數(shù)據(jù)以文本文件的方式保存起來(lái)，其部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：坐

8、標(biāo)紅色綠色藍(lán)色灰度坐標(biāo)紅色綠色藍(lán)色灰度0,1575757571,157575757760,575545454542,157575757761,575535353533,157575757762,575535353534,157575757763,5755252525205,157575757764,575535353536,157575757765,575202020207,157575757766,57500485767,575189179242189【實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析】1、面陣CCD輸出的視頻信號(hào)為什么要先進(jìn)行預(yù)處理才能送給 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換？解：輸出信號(hào)預(yù)處理器，包括信號(hào)低通濾

9、波電路、光耦隔離放大電路、復(fù)位噪聲濾除電路、電位調(diào)節(jié)放大及雙向限幅電路、時(shí)序發(fā)生電路和直流供電電路等。可將CCD的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為僅包含像元信號(hào)幅值信息的信號(hào)，對(duì)頻率在一定范圍內(nèi)的輸出信號(hào)具有選擇作業(yè)。尤其是視頻信號(hào)，需要對(duì)圖像進(jìn)行處理，所以要求信噪比高，進(jìn)行預(yù)處理后再送給 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換可以得到更加的信號(hào)。2、思考有沒(méi)有更便捷的邊緣檢測(cè)方法？解：鏡頭邊緣檢測(cè)算法要做的是檢測(cè)出一段視頻片段中發(fā)生鏡頭切換的圖像幀。一般在同一個(gè)鏡頭中，相鄰的圖像幀是相似的，所以可以通過(guò)檢測(cè)相鄰圖像幀特征的突變來(lái)實(shí)現(xiàn)。眾多算法其實(shí)都離不開(kāi)重要的兩點(diǎn)，怎么定義圖像的特征，怎么判定相似。總的來(lái)說(shuō)大部分算法都太粗糙了，究其原因。一個(gè)是對(duì)于特征的定義太過(guò)單一，無(wú)法全美的反應(yīng)圖片的特征，另外對(duì)于相似度函數(shù)的定義或