基于DSP的数码望远相机的研究与设计

近年来，随着半导体制造技术的发展和计算机体系结构等方面的改进，数字信号处理技术得到了迅速的发展和运用，DSP芯片的功能越来越强大，数字信号处理已成为信号处理技术的主流。结合光学仪器向光、机、电、算一体化和智能化现代光学仪器发展的趋势，设计了一款基于高性能DSP芯片的同步可调式双筒望远数码相机。

1 设计的基本思路与基本原理
望远数码相机的数码照相系统与望远系统相对独立，分立采光，按照望远物镜与数码照相镜头的入瞳直径相匹配的原则，设计计算出数码镜头与望远镜对3 m～无穷远目标进行成像的离焦对应曲线，采用中调手轮转动带动望远镜和数码镜头实现同步调焦，使远方同一景物目标通过望远物镜和数码镜头的成像同时同步清晰，使望远镜真正成为数码相机的光学取景器，再通过数码镜头像面位置处的CMOS影像传感器实现观察目标图像信息的获取、存储、压缩以及数字图像的转换、显示和传输过程。

2 数码成像系统的设计与研究
根据要求，采用了基于高性能DSP芯片的数字图像信号处理技术，以实现对实时图像信息的获取、存储、转换和数字图像的传输与显示。选择美国德州仪器公司(TI)的高性能多媒体处理芯片TMS320DM642作为主处理器； SDRAM选用Micron公司T48LC4M32B-6；视频采集芯片则是Micron的300万像素的CMOS图像传感器MT9T001；采用高效、稳定、可靠的嵌入式计算平台，数码照像系统结构框图如图1所示。

由于CMOS APS图像传感器在价格、性能和功耗等各方面都优于CCD图像传感器，而且集成了很多图像处理功能，因此在本系统的视频采集模块设计中，选用了Micron公司生产的CMOS APS图像传感器芯片MT9T001。
MT9T001是一款OxGA格式(有效像素为2 048×1 536)的CMOS数字图像传感器。芯片上集成了模拟及数字自动增益调整、电平偏置调整，以及视窗大小切换、行列调整和闪光模式等功能，这些功能都可通过 I2C总线接口进行编程控制。该传感器可以工作在默认模式或者通过寄存器编程设置的用户模式。默认模式将以12帧／s的速度输出QxGA格式图像。芯片上的APC转换器为每个像素提供10 b的数据流，并伴随有行、场同步信号输出。