近年來,，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等方面的改進(jìn)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和運(yùn)用,，DSP芯片的功能越來越強(qiáng)大,，數(shù)字信號(hào)處理已成為信號(hào)處理技術(shù)的主流。結(jié)合光學(xué)儀器向光,、機(jī)、電,、算一體化和智能化現(xiàn)代光學(xué)儀器發(fā)展的趨勢(shì),，設(shè)計(jì)了一款基于高性能DSP芯片的同步可調(diào)式雙筒望遠(yuǎn)數(shù)碼相機(jī)。設(shè)計(jì)的專用攝遠(yuǎn)鏡頭,，消除了望遠(yuǎn)系統(tǒng)的成像畸變,，增加了成像圖片的景深效果。望遠(yuǎn)系統(tǒng)和攝遠(yuǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步調(diào)焦,，保證了望遠(yuǎn)鏡像面和數(shù)碼照相攝錄系統(tǒng)感光芯片上成像清晰度改變的一致性,，遠(yuǎn)處景物的成像在望遠(yuǎn)系統(tǒng)中的比例和在照片中的比例相同。目前,，該研究已經(jīng)在某些電子望遠(yuǎn)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,。

　　1 設(shè)計(jì)的基本思路與基本原理

 　　望遠(yuǎn)數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼照相系統(tǒng)與望遠(yuǎn)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，分立采光,，按照望遠(yuǎn)物鏡與數(shù)碼照相鏡頭的入瞳直徑相匹配的原則,，設(shè)計(jì)計(jì)算出數(shù)碼鏡頭與望遠(yuǎn)鏡對(duì)3 m～無窮遠(yuǎn)目標(biāo)進(jìn)行成像的離焦對(duì)應(yīng)曲線，采用中調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)望遠(yuǎn)鏡和數(shù)碼鏡頭實(shí)現(xiàn)同步調(diào)焦,，使遠(yuǎn)方同一景物目標(biāo)通過望遠(yuǎn)物鏡和數(shù)碼鏡頭的成像同時(shí)同步清晰,，使望遠(yuǎn)鏡真正成為數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)取景器，再通過數(shù)碼鏡頭像面位置處的CMOS影像傳感器實(shí)現(xiàn)觀察目標(biāo)圖像信息的獲取,、存儲(chǔ),、壓縮以及數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換、顯示和傳輸過程,。
 

　　2 數(shù)碼成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

　　根據(jù)要求,，采用了基于高性能DSP芯片的數(shù)字圖像信號(hào)處理技術(shù),，以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)圖像信息的獲取、存儲(chǔ),、轉(zhuǎn)換和數(shù)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300萬像素的CMOS圖像傳感器MT9T001;采用高效、穩(wěn)定,、可靠的嵌入式計(jì)算平臺(tái),，數(shù)碼照像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)的視頻采集模塊設(shè)計(jì)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(shù)字圖像傳感器,。芯片上集成了模擬及數(shù)字自動(dòng)增益調(diào)整,、電平偏置調(diào)整，以及視窗大小切換,、行列調(diào)整和閃光模式等功能,，這些功能都可通過 I2C總線接口進(jìn)行編程控制。該傳感器可以工作在默認(rèn)模式或者通過寄存器編程設(shè)置的用戶模式,。默認(rèn)模式將以12幀/s的速度輸出QxGA格式圖像,。芯片上的APC轉(zhuǎn)換器為每個(gè)像素提供10 b的數(shù)據(jù)流，并伴隨有行,、場(chǎng)同步信號(hào)輸出,。　　DM642和cMOS圖像傳感器的連接如圖2所示,。為了接收視頻數(shù)據(jù),，DM642的視頻端口必須配置成原始數(shù)據(jù)采集模式。在這種模式下,，DM642對(duì)接收到的數(shù)據(jù)不做任何選擇或插值處理,。這種操作模式適合接收CMOS圖像傳感器等特殊格式的數(shù)據(jù)。由于是傳輸原始數(shù)據(jù),，DM642和MT9T001之間的連線也相對(duì)簡(jiǎn)單,，不需要行、場(chǎng)同步信號(hào),。當(dāng)CAPENA信號(hào)被使能后,，VPID數(shù)據(jù)總線將開始接收數(shù)據(jù);采集速率由CMOS傳感器的PIXCLK時(shí)鐘決定。 DM642通過I2C總線CSCL和SDA控制CMOS圖像傳感器的工作模式,。

　　3 樣機(jī)試驗(yàn)與檢測(cè)

　　對(duì)試制樣機(jī)進(jìn)行性能檢測(cè),、數(shù)碼鏡頭鑒別率檢測(cè),，對(duì)3 m遠(yuǎn)的相機(jī)分辨率標(biāo)板(ISO Resolution Chart for Electronic Still Cameras)進(jìn)行拍照后，讀取分辨率數(shù)值,。實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)品垂直分辨率達(dá)到8組,，水平分辨率達(dá)到9組，分辨率達(dá)到設(shè)計(jì)要求,。采用400萬像素佳能相機(jī)與樣機(jī)對(duì)同一地點(diǎn),、同一時(shí)問對(duì)同一景物(箭頭所指為拍攝目標(biāo))的進(jìn)行拍攝，結(jié)果如圖3,、圖4所示,。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼望遠(yuǎn)功能。

　　4 結(jié) 語

　　該研究立足于傳統(tǒng)雙筒望遠(yuǎn)鏡,，應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)碼成像技術(shù),，創(chuàng)造性地解決了通過結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確同步傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一物體的觀察和拍攝問題,，使望遠(yuǎn)鏡真正成為數(shù)碼相機(jī)的取景器,，實(shí)現(xiàn)了真正的所拍即所望。