电子倍增CCD成像自动增益控制算法及其实现
从EMCCD的工作原理和结构特点出发，以平均亮度作为调节标准，提出直接设置法和迭代法两种方法，具体用迭代法实现对EMCCD成像系统增益值的调节。算法根据功能共分直方图统计、求均值、迭代比较三个模块。算法程序采用VHDL语言编写，并在FPGA硬件平台上实现。设计了一种增益调节控制电路，通过控制倍增级电压实现对EMCCD成像系统增益值的调节。实验结果表明，采用自动增益算法后图像整体亮度适中，对比度得到加强，细节更加清晰，有效的提高了图像质量。10570
关键词：EMCCD,自动增益控制,迭代法
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Automatic gain control method and achievement of EMCCD imaging
Abstract
The electron multiplying CCD is a new type of low light level imaging device. Due to its high sensitivity, low noise and high dynamic range, the electron multiplying CCD has great development potential and application prospects. Based on the summary of traditional CCD ,the AGC algorithm aimed at EMCCD is proposed based on a fixed target gray level.
Starting from the working principle and structural features of EMCCD,
two ways are presented including set directly method and iterative method, both keeping average brightness as adjustment standard. In this paper, iterative method is adopted to achieve the regulation of the gain on the EMCCD imaging system. Algorithm based on function is pided into Histogram Module, Average Module ,Iteration and comparison Module. Algorithm is programmed using the VHDL language, and implemented on FPGA hardware platform. A circuit of AGC has been designed to adjust the gain of EMCCD through controlling the voltage of multiplier.The experimental results show that the image overall brightness is moderate, the contrast has been strengthened and the details are clearer. Ultimately improve the image quality after adopting the automatic gain algorithm.
Key words: EMCCD , AGC, iteration method
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景和课题意义 1
1.2 研究现状 2
1.3 本文的研究内容 2
2 EMCCD技术及其应用研究 4
2.1 EMCCD的发展 4
2.2 EMCCD的结构与工作原理 5
2.3 EMCCD与几种微光成像器件的比较 7
2.4 TC253SPD型EMCCD的简介 7
3 EMCCD自动增益控制 9
3.1 自动曝光原理 9
3.2 自动增益控制原理 10
3.3 自动增益控制的算法 12
4 自动增益控制的算法实现和系统测试 17
4.1 硬件设备简介 17
4.2 算法实现 19
4.3 增益调节控制电路 23
4.4 系统测试结果 23
5 结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 研究背景和课题意义
近年来，微光成像技术迅速发展，越来越受到人们重视。微光成像技术是研究微弱光照条件下，通过各类微光夜视传感器件进行光电转换、图像增强、处理、显示，将人眼不易看到的微弱星光、近红外辐射等景物图像逼真地再现或记录下来，变成人眼易看、亮度被增强的可见光图像的一门高新技术。利用这一高新技术研制的各种微光成像器件、仪器和系统应用前景非常广阔，在军事、天文、航天、医学、卫星监测、高速摄影等许多领域，特别是军事领域中的夜间作战、侦查、监视、警戒、瞄准、精确制导、光电对抗等方面发挥着巨大作用，为国防信息化建设作出巨大贡献[1]。因此，大力发展先进的微光成像技术，特别是发展先进的微光成像器件制造技术，研制高性能的新型微光成像器件和微光成像系统对提高我国武器装备的夜视化和信息化水平具有非常重要的意义[2]。
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