1.基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,该系统包括:FPGA控制器,用于产生CCD垂直时钟信号、采样保持阵列信号和A/D转换控制信号;
CCD图像传感器,用于感知视频场景的光强信号,并将其转换为电信号,在CCD图像传感器上产生用电压信号表示的场景模拟像素矩阵;
CCD驱动电路,用于将CCD垂直时钟信号缓冲和驱动;
相关双采样电路CDS,用于完成CCD输出电压信号解调;
可编程增益放大器PGA电路,用于CCD输出电压信号放大,同时将相关双采样电路CDS输出的CCD电压信号中的高频噪声滤出;
采样保持/电容阵列,用于储存CCD串行输出的模拟像素;
随机数发生器,用于产生二值随机测量矩阵;
多路模拟开关MUX电路,用于控制模拟像素完成压缩计算;
模拟加法器,用于完成模拟像素压缩计算;
A/D转换器,将压缩计算结果转换成数字量;
存储器,存储转换得到的数字信号;
编码器,对每帧压缩成像数据进行压缩编码;
所述FPGA控制器分别连接CCD图像传感器、CCD驱动电路、A/D转换器、采样保持/电容阵列、存储器和编码器;所述驱动电路、CCD图像传感器相互连接,CCD图像传感器连接相关双采样电路,相关双采样电路通过可编程增益放大器PGA连接至采样保持/电容阵列,采样保持/电容阵列通过多路模拟开关MUX连接模拟加法器和随机数发生器,模拟加法器连接至A/D转换器。
2.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,该系统采用CCD图像传感器向本系统提供模拟像素矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,所述可编程增益放大器PGA电路为低通滤波放大电路,可编程增益放大器PGA和相关双采样电路CDS共同完成CCD输出电压信号的处理。
4.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,所述采样保持/电容阵列由2个模拟子块构成,两个模拟子块轮流转存CCD串行输出的模拟像素信号。
5.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,所述随机数发生器电路产生M行N列的二值随机测量矩阵,用这些随机信号控制多路模拟开关MUX电路的瞬时通断。
6.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,所述多路模拟开关MUX电路和模拟加法器电路,在随机数发生器电路输出信号的控制下,随机选择模拟子块中的部分模拟像素同时送到模拟加法器电路完成模拟压缩计算,再将结果送到A/D转换器将模拟信号转换为数字量。
7.根据权利要求1所述的基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像系统,其特征在于,所述数据通信接口有USB接口、SD卡和Gige千兆网口,完成数据通信。
8.一种基于分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像的控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:系统初始化:对于L×C个模拟像素,假设将其分为T个模拟子块,每个子块有N个模拟像素,子块总数T=L×C/N;令n表示块内单元数,t为当前充电的模拟子块序号,tt为完成压缩测量的子块数目,m为当前压缩测量的子块压缩测量次数;令n=1、t=1、x=(t-1)*N+n,tt=0,m=1;
步骤1:随机数发生器产生一个M行N列的随机数矩阵;启动FPGA控制器产生读取CCD图像传感器像素视频帧的周期时序信号,则CCD图像传感器开始串行输出模拟像素;初始化A/D转换器工作模式;
步骤2:FPGA控制器产生第x单元的充电控制信号S1,令n=n+1;
步骤3:判断n>N,若条件不成立则重复执行步骤2;若条件成立,表示第一个模拟子块充电完毕,然后对模拟像素进行压缩测量,则令t=t+1,n=1,转步骤4;
步骤4:同时转步骤5和步骤9,将步骤5-8与步骤9-15并行执行:步骤5:FPGA控制器产生第x单元的充电控制信号S1,再令n=n+1;
步骤6:判断n>N,条件不成立转步骤5继续对当前子块充电;若条件成立表示当前模拟子块充电完毕,则令t=t+1、n=1,转步骤7;
步骤7:判断t>2,若条件不成立转步骤5;若条件成立则令t=1、n=1,转步骤8;
步骤8:转步骤5执行,然后重复对两个模拟子块轮流充电;
步骤9:FPGA控制器产生两个模拟子块的轮流选通信号S2;
步骤10:将第m行随机序列输出到多路模拟开关MUX的控制端;
步骤11:启动A/D转换器,延时足够时间后再读取A/D转换结果,并送存储器单元保存;令m=m+1;
步骤12:判断m>M,若条件不成立表示当前子块压缩测量未完成,则转步骤10执行;若条件成立当前子块压缩测量完成,则令tt=tt+1、m=1,转步骤13,开始对下一子块压缩测量;
步骤13:判断tt>T,若条件不成立,表示当前帧压缩测量未完成,转步骤9执行;若条件成立,则当前视频帧压缩测量已完毕,则令tt=1、转步骤9执行。
9.根据权利要求8所述的分块压缩感知的CCD视频压缩测量成像的控制方法,其特征在于,控制方法中的数据时间片流程为,步骤2-3实现第1个模拟子块的充电;步骤5-8实现两个模拟子块的轮流充电;步骤9-13实现两个模拟子块的轮流压缩测量;步骤5-8和步骤9-13并行处理,第1模拟子块充电的同时第2个模拟子块压缩测量,而第2模拟子块充电的同时第1个模拟子块压缩测量两个子块的不同处理构成并行时间片处理流程。