低端嵌入式系統(tǒng)的圖像采集
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隨著技術(shù)的進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)?，F(xiàn)在基于高端32位ARM處理器的系統(tǒng)已經(jīng)具備很強(qiáng)的信號處理能力，可以實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視電話、人眼虹膜識別和指紋識別等功能，但成本較高。在低端的嵌入式系統(tǒng)中，由于處理器的處理能力有限，圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量又比較大，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的處理比較困難，但通過采取一定的措施可以實(shí)現(xiàn)低成本的圖像采集和處理系統(tǒng)。圖像采集可以采用模擬攝像頭、CCD圖像傳感器或CMOS數(shù)字圖像傳感器。CMOS數(shù)字圖像傳感器由于其高性價(jià)比和直接輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)而得到最為廣泛的應(yīng)用。MT9V011就是一個(gè)這樣的CMOS數(shù)字圖像傳感器。本文介紹MT9V011 CMOS數(shù)字圖像傳感器在一個(gè)低端ARM7處理器系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1 圖像采集系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀
實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、PDA、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等高端嵌入式系統(tǒng)中。在這類系統(tǒng)中，處理器具有以下特點(diǎn)：具有較高的處理速度可以實(shí)時(shí)處理采集回來的大量圖像數(shù)據(jù)；具有較大的內(nèi)存可以存放若干幀完整的圖像數(shù)據(jù)；具有豐富的外設(shè)接口可以比較容易的擴(kuò)展大容量的存儲設(shè)備如CF卡、SD存儲卡等來備份一些圖像數(shù)據(jù)。然而在一些測控領(lǐng)域也需要采集圖像，以使管理人員能夠直觀的監(jiān)控被測對象。由于被測量的變化比較緩慢不需要實(shí)時(shí)采集圖像，每隔一段時(shí)間傳回監(jiān)控中心一幅圖像就能滿足要求。在這類系統(tǒng)中，處理器主要是面向控制領(lǐng)域，它們的特點(diǎn)是內(nèi)存比較小，處理速度比較慢，外設(shè)接口也不多。因此在這類低端嵌入式系統(tǒng)中增加圖像采集功能要面臨處理器處理能力有限和硬件資源受限制的問題。
2 CMOS圖像傳感器MT9V011介紹
以創(chuàng)新的CMOS活躍象素技術(shù)，美光的超低功耗MT9V011圖像感應(yīng)器融合了上乘的VGA分辨率和標(biāo)準(zhǔn)電荷耦合器件（CCD）所不具備的很多優(yōu)越功能。它能以高達(dá)30fps的幀頻輸出高質(zhì)量的逐行掃描圖像，而電池壽命卻比CCD競爭產(chǎn)品大幅度延長，因此成為手機(jī)、掌上電腦和PC機(jī)USB攝像頭的理想選擇。
MT9V011多種精密的相機(jī)功能（包括窗口化、行鏡像變換、左右和上下圖像翻轉(zhuǎn)、電子旋轉(zhuǎn)快門（ERS）、列鏡像變換）已被直接集成到芯片上，從而減少了CCD通常需要的額外組件，最大程度地縮小了產(chǎn)品尺寸和主板空間。其變量功能（也直接包括在芯片內(nèi)）如可編程增益、幀頻和曝光控制等可以在默認(rèn)模式操作，也可以由最終用戶通過一個(gè)簡單的兩線I2C接口進(jìn)行編程。
圖1 CMOS攝像頭芯片MT9V011工作時(shí)序
MT9V011默認(rèn)輸出的是一幅640ⅹ480象素的圖像。MT9V011芯片的工作時(shí)序如圖1所示。LINE_VALID是行有效信號，PIXCLK是象素時(shí)鐘信號，DOUT9-DOUT0是10位的圖像數(shù)據(jù)，F(xiàn)RAME_VALID是幀有效信號。其中LINE_VALID有效期間共有640個(gè)PIXCLK時(shí)鐘周期，F(xiàn)RAME_VALID有效期間共有480個(gè)LINE_VALID有效信號。默認(rèn)情況下圖像數(shù)據(jù)從第一行第一列開始在PIXCLK信號的上升沿順序輸出。
MT9V011輸出的圖像格式是RGB Bayer類型，如圖2所示。每一個(gè)點(diǎn)只有一種顏色，箭頭所指的是第0行第0列。假設(shè)P0-0(9:0)至P0-639(9:0)是第0行的所有象素點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)，P1-0(9:0)至P1-639(9:0)是第1行所有點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)，則P0-0(9:0)代表綠色的顏色值，P0-1(9:0)代表紅色的顏色值，P0-2(9:0)代表綠色的顏色值，P1-0(9:0)代表的是藍(lán)色的顏色值，P1-1(9:0)代表的是綠色的顏色值，P1-2(9:0)代表的是藍(lán)色的顏色值等等。點(diǎn)P0-0、P0-1、P1-0、P1-1組合在一起便具備了R、G、B三色，可以合成一個(gè)真彩色的點(diǎn)在PC機(jī)屏幕上顯示。
圖2 MT9V011輸出的數(shù)字圖像格式 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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