基于DSP的數碼望遠相機的研究與設計

近年來(lái)，隨著(zhù)半導體制造技術(shù)的發(fā)展和計算機體系結構等方面的改進(jìn)，數字信號處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和運用，DSP芯片的功能越來(lái)越強大，數字信號處理已成為信號處理技術(shù)的主流。結合光學(xué)儀器向光、機、電、算一體化和智能化現代光學(xué)儀器發(fā)展的趨勢，設計了一款基于高性能DSP芯片的同步可調式雙筒望遠數碼相機。

1 設計的基本思路與基本原理
望遠數碼相機的數碼照相系統與望遠系統相對獨立，分立采光，按照望遠物鏡與數碼照相鏡頭的入瞳直徑相匹配的原則，設計計算出數碼鏡頭與望遠鏡對3 m～無(wú)窮遠目標進(jìn)行成像的離焦對應曲線(xiàn)，采用中調手輪轉動(dòng)帶動(dòng)望遠鏡和數碼鏡頭實(shí)現同步調焦，使遠方同一景物目標通過(guò)望遠物鏡和數碼鏡頭的成像同時(shí)同步清晰，使望遠鏡真正成為數碼相機的光學(xué)取景器，再通過(guò)數碼鏡頭像面位置處的CMOS影像傳感器實(shí)現觀(guān)察目標圖像信息的獲取、存儲、壓縮以及數字圖像的轉換、顯示和傳輸過(guò)程。

2 數碼成像系統的設計與研究
根據要求，采用了基于高性能DSP芯片的數字圖像信號處理技術(shù)，以實(shí)現對實(shí)時(shí)圖像信息的獲取、存儲、轉換和數字圖像的傳輸與顯示。選擇美國德州儀器公司(TI)的高性能多媒體處理芯片TMS320DM642作為主處理器； SDRAM選用Micron公司T48LC4M32B-6；視頻采集芯片則是Micron的300萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器MT9T001；采用高效、穩定、可靠的嵌入式計算平臺，數碼照像系統結構框圖如圖1所示。

由于CMOS APS圖像傳感器在價(jià)格、性能和功耗等各方面都優(yōu)于CCD圖像傳感器，而且集成了很多圖像處理功能，因此在本系統的視頻采集模塊設計中，選用了Micron公司生產(chǎn)的CMOS APS圖像傳感器芯片MT9T001。
MT9T001是一款OxGA格式(有效像素為2 048×1 536)的CMOS數字圖像傳感器。芯片上集成了模擬及數字自動(dòng)增益調整、電平偏置調整，以及視窗大小切換、行列調整和閃光模式等功能，這些功能都可通過(guò) I2C總線(xiàn)接口進(jìn)行編程控制。該傳感器可以工作在默認模式或者通過(guò)寄存器編程設置的用戶(hù)模式。默認模式將以12幀／s的速度輸出QxGA格式圖像。芯片上的APC轉換器為每個(gè)像素提供10 b的數據流，并伴隨有行、場(chǎng)同步信號輸出。