高幀率視頻采集與處理系統(tǒng).pdf

1、視頻圖像采集與處理技術在軍事和民用等領域應用越來越廣泛。在許多場景中，物體運動速度快，傳統(tǒng)相機無法獲取準確的細節(jié)信息；相比之下，高幀率相機能在短時間內(nèi)獲得大量的細節(jié)信息，是解決此類問題一種有效方案。本文采用KAI_0340作為高速CCD圖像傳感器芯片，設計了一套高幀率視頻采集與處理系統(tǒng)，以實時輸出高幀率自動白平衡彩色視頻流。其中，CCD驅(qū)動電路設計，高效Bayer插值，以及高效自動白平衡處理，是系統(tǒng)研制中面臨的三大難點問題，也是本文的主

2、要貢獻。
　　本文首先對高幀率視頻采集與處理系統(tǒng)進行了總體結(jié)構(gòu)的設計。該系統(tǒng)包含光學成像、CCD驅(qū)動、視頻輸出與轉(zhuǎn)化、視頻流實時預處理，以及電源供電五大模塊；其中，CCD驅(qū)動模塊是實現(xiàn)高幀率視頻采集控制的關鍵和難點。本文重點對KAI_0340的控制邏輯及驅(qū)動進行了研究，在此基礎上為其設計了邏輯控制時序以及驅(qū)動電路。硬件測試表明，所設計的驅(qū)動達到要求；KAI_0340可輸出分辨率為640*480幀率為200fps，或者分辨率為228

3、*164幀率為1400fps的模擬視頻信號。
　　本系統(tǒng)CCD所采集到的高幀率圖像非全彩色圖像，而是Bayer格式的彩色圖像，即每個像素點只包含RGB三原色中的一個色彩分量。針對這一問題，系統(tǒng)需要在圖像預處理模塊中進行實時Bayer插值恢復出全彩色圖像。本文利用Matlab仿真了典型的Bayer插值算法，在對這些算法性能分析評估的基礎上，提出了一種綜合了一階微分梯度插值算法與雙線性插值算法優(yōu)點的改進插值算法。該算法提高了色彩恢復的