一种新型的嵌入式智能图像传感器设计
集成电路设计中的嵌入式摄像头设计与优化
集成电路设计中的嵌入式摄像头设计与优化随着科技的飞速发展，摄像头在各种电子设备中的应用越来越广泛。
特别是在移动设备、智能家居、无人驾驶等领域，对摄像头的性能要求越来越高。
嵌入式摄像头作为摄像头的一种重要形式，其集成电路设计也变得越来越重要。
本文将从专业角度分析集成电路设计中嵌入式摄像头的设计与优化。
1. 嵌入式摄像头的基本原理嵌入式摄像头是指将摄像头模块集成在电子设备的集成电路中，通过集成电路设计实现摄像头的功能。
其基本原理是通过光电传感器将光信号转换为电信号，再通过模拟信号处理、数字信号处理等环节，最终输出数字图像。
2. 嵌入式摄像头的设计要点在嵌入式摄像头的设计中，需要关注以下几个要点：1.选型：根据应用场景和性能要求，选择合适的图像传感器、处理器等关键元器件。
2.信号处理：包括模拟信号处理和数字信号处理两个环节。
模拟信号处理主要是对输入的模拟信号进行放大、滤波等处理；数字信号处理则是对模拟信号转换后的数字信号进行降噪、锐化等处理。
3.接口设计：设计合理的接口电路，以便于摄像头与主控芯片之间的高效数据传输。
4.电源管理：设计稳定的电源电路，保证摄像头的正常工作。
3. 嵌入式摄像头的设计与优化在嵌入式摄像头的设计与优化过程中，可以从以下几个方面进行：1.像素级优化：通过对像素尺寸、像素间距等参数的优化，提高图像传感器的灵敏度和动态范围。
2.色彩还原优化：通过调整色彩矩阵、白平衡等参数，改善图像的色彩还原效果。
3.噪声控制优化：通过噪声抑制算法、信号增益控制等手段，降低图像噪声。
4.动态范围优化：通过HDR等技术，提高图像的动态范围，使图像在强光和暗光环境下都有较好的表现。
5.功耗优化：通过低功耗设计、动态功耗调整等技术，降低摄像头的功耗。
4. 总结本文从嵌入式摄像头的基本原理、设计要点以及设计与优化方面进行了详细介绍。
在集成电路设计中，嵌入式摄像头的设计与优化是保证摄像头性能的关键环节。
希望通过本文的介绍，能对嵌入式摄像头设计与优化有所帮助。
基于CMOS图像传感器的嵌入式机器视觉系统设计
用 LPC2106 的 3 个 中 断 引 脚 引 入 OV6620 的 图 像 芯片、1 个帧缓冲器 FIFO[4]和 1 个 ARM 微控制器。 [5]
输出同步信号 VSYNC、HSYNC、PCLK，[3]以中断方式 系统硬件设计具体可分为 ARM 与 CMOS 图像传感
同步输出 8 位 RGB 图像数据，或通过 SD 卡提取图 器的接口、ARM 与 SD 卡接口和 USB 转串口部分。
WRST
OE
RRST
WCK
PCLK
8
FIFO
8
DO0-DO7 DI0-DI7
Y0-Y7
RCK WE
OV6620
视频输出 VTO
HREF
6
VSYNC
PWDN
SDA
SCL
RST
图 2 ARM 与 CMOS 接口的硬件结构框图
LPC2106 是 NXP 公司生 产 的 32 位 微 处 理 器 ， 具有高性能和低功耗等特性。 该处理器可通过片上 启动引导程序实现在系统编程和在应用编程。 其 P0 口是一个 32 位的双向输入输出端口， 且每一位拥 有各自独立的方向控制。 本系统利用 LPC2106 的通 用 输 入 输 出 接 口 （GPIO）来 设 计 并 模 拟 SCCB 总 线 协议， 以设置 OV6620 的功能寄存器， 并设计采用 LPC2106 的 3 个中断口引入 OV6620 的图像输出同 步信号 VSYNC、HSYNC、PCLK， 通过中断方式输出 同步 8 位 RGB 图像数据。
CMOS 图 像 采 集 控 制 器 OV6620 进 行 图 像 采 集 ，存 被摄物体
CMOS 传感器
储 量 为 1MB 的 AL4V8M440 作 为 图 像 数 据 的 缓 冲
DM642嵌入式图像融合处理系统硬件设计研究
电子技术DM642嵌入式图像融合处理系统硬件设计研究郝雅婷，马立新（中国矿业大学，北京，100083）摘要：时代的进步使得嵌入式系统朝着更为智能的方向发展，DSP被人们广泛的应用到信号高速处理领域，特别是在图像处理加工领域能够为图像处理提供精准的数据支持。
为此，文章以图像融合硬件系统打造和技术实现为研究对象，将TMS320DM642芯片（以下简称DM642）作为核心处理器，就DM642嵌入式图像融合处理系统的架构、处理器内部配置、硬件设计问题进行探究。
关键词：DM642；嵌入式图像；融合处理系统；硬件设计在工业监督控制、机器视觉、医学影像处理领域会应用一些复杂的算法来进行多图像处理数据，基于这样的要求传统的图像处理系统很难满足系统处理要求。
文章面向实时图像处理，采用模块化的设计思想以新一代高性能多媒体专用DSP芯片DM642为核心，打造了体积小、能耗低、应用性强的嵌入式实时图像处理可拓展硬件平台。
1DM642嵌入式图像融合处理系统的总体架构设计DM642嵌入式图像融合处理系统是基于专用数字媒体应用的高性能32位定点芯片DM642进行设计开发的，系统以DM642为核心，由图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块以及电源模块等构成。
系统的具体工作原理如下所示：在系统通电之后从FLASH加载程序，完成对DM642的初始化并通过FC总线来实现对视频编解码芯片的参数设定。
在设定好参数之后开展进行图像信息的采集整理，从四路图像传感器采集到的模拟图像信号经过解码转换成数字图像信号后会通过DM642视频接口传送到DSP 中，再经由内部图像处理后，通过DM642视频接口解码传出显ZBoDM642嵌入式图像融合处理系统总体架构如图1所示。
图1DM642嵌入式图像融合处理系统架构2DM642嵌入式图像融合处理系统的内部配置■2.1系统存储空间DM642嵌入式图像融合处理系统程序或者数据存储空间地址以字节为基本单位进行统一编写，整个寻址空间的大小为4G,片上存储器、片上外设、外部的储存器都能够映射到4G的字节空间中。
基于嵌入式系统的智能动态摄像头
611 项目研究背景及意义近年来,随着科学技术的不断发展,人们在满足自身物质文化需求的同时,对安全的要求也逐步提高。
然而,传统意义上的模拟本地化监控不仅耗费大量存储空间和监控设备,而且所监控的内容大多数为无用的静态画面。
为有效解决传统摄像头的弊端,设计一个基于嵌入式系统(本文采用树莓派)的智能动态摄像头,既能通过网络实时远程观看被监控区域的视频直播,还可以抓拍闯入者,实现闯入者跟踪并将采集到的照片实时传输到百度云盘,最终只有这些照片被保存下来,大大节省了存储空间。
除此之外,基于嵌入式系统的智能动态摄像头还具有低成本,算法简单等优点。
2 嵌入式系统的搭建2.1 嵌入式系统嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统,用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模设备[1]。
与通用计算机系统不同,嵌入式系统通常执行带有特定要求的预先定义的任务。
由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务,设计人员能够对它进行优化,减小尺寸降低成本。
嵌入式系统通常进行大量生产,所以单个的成本节约,能够随着产量进行成百上千的放大。
树莓派就是一种嵌入式开发板,本文主要以树莓派为核心进行设计。
2.2 树莓派简介树莓派即Raspberry Pi(RasPi/RPi),如图1所示,只有信用卡大小的卡片式电脑,却具有电脑的所有基本功能。
其系统基于Linux。
它是一款基于ARM的微型电脑主板,以SD/MicroSD卡为内存硬盘,卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100以太网接口(A型没有网口),可连接键盘、鼠标和网线,同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口,以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上,具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘,就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能[2-5]。
2.3 树莓派配置本文均为在Windows上进行的操作。
2.3.1 首次安装操作系统因为树莓派没有板载存储器,因此使用SD卡存储数据和操作系统。
智能传感器节点的数据处理方案设计
智能传感器节点的数据处理方案设计周小利;苏绍璟;周靖【摘要】Aiming at the problem of data concurrent processing of embedded smart sensor node, this paper develops a new method with DMA and multi-process/multi-thread technology. The system acquiresdata from multi-sensors with the DMA technology, and processes the concurrency data with the multi-process/multi-thread method. The method makes full use of the hardware resource of ARM micro- processor and the character of the embedded Linux OS, improving the speed andreal-time performance of data acquisition and processing of the system.%针对嵌入式智能传感器节点数据并发处理问题，提出了DMA＋多进程／多线程的方法。
利用DMA技术进行数据采集，利用多进程／多线程技术进行并发数据的处理。
该方案充分利用了ARM微处理器的硬件资源和嵌入式Linux操作系统的特性，可以有效提高系统数据采集与处理的速度和实时性。
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2011(011)012【总页数】4页(P29-32)【关键词】$3C2410X;DMA;多进程／多线程;消息队列;Wi—Fi【作者】周小利;苏绍璟;周靖【作者单位】国防科技大学仪器科学与技术系,长沙410073;国防科技大学仪器科学与技术系,长沙410073;国防科技大学仪器科学与技术系,长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TP212.6引言随着嵌入式系统的发展，具有数据采集、处理与传输功能的智能传感器节点近年来得到飞速发展。
基于以太网的嵌入式视觉传感器
基于以太网的嵌入式视觉传感器引言随着计算机科学和自动控制技术的发展，视觉系统被广泛用于工业检测、生物医学、军事侦察等领域。
嵌入式视觉系统，是将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。
同时，视觉传感器需要通过网络化设计完成控制信息、图像数据的通信任务，网络通信装置是视觉传感器的重要组成部分。
笔者采用DSP和CPLD作为核心芯片来控制图像采集处理和传输，采集的图像经DSP的处理后，可经以太网传输至微机进一步处理，或与其他视觉系统、自动化检测装置通信，组成分布式监测网络。
本系统的设计优点为：·使用CMOS为图像传感器直接采集数字图像，采用高速DSP和CPLD作为核心芯片来控制图像采集和处理，简化了电路的复杂度，提高了系统的集成度，降低了成本。
?在DSP内对采集到的图像实现快速图像的预处理，提高了系统的智能化。
·通过以太网将图像数据传输到联网计算机，利于图像的传输、保存和与其他视觉传感器通信交换数据，组成视觉网络。
并可与PLC、机器人和其他自动化装置通信。
系统设计图1为系统框图，系统通过DSP给CPLD发出一个采集命令，由CPLD控制CMOS 图像传感器向FIFO写入图像数据，同时DSP通过DMA将图像转移至SDRAM中并进行图像处理，在处理结束后，将处理的结果通过以太网传给微机或其他设备，对其I/O接口经扩展后，可与PLC等执行装置相连，被外部执行器触发，完成图像的采集处理，达到控制检测目的。
图1 系统框图图像采集过程图像采集过程主要通过DSP给CPLD（ALTERA的MAX II系列EPM240）发送命令字，包括单帧采集、连续采集等控制命令。
每次采集的图像时都先复位FIFO,防止上一次采集过程出错有数据滞留而导致本次采集的图像出错。
CPLD采集程序的仿真波形如图2所示，可以看出当采集单帧数据时，CPLD通过控制连续两个VSYNC（帧同步信号）间的FIFO （CYPRESS的CYCY7C4291V）的/WE（写使能信号）低有效来达到图像采集的目的。
嵌入式彩色图像传感器重构系统的设计与实现
传 感 器 与 微 系统 （ ｒｎｄｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉｒ ｙｔ ｅｈ ｏ ｉ ） ａ ｏ ｅ ｏｅ
１１ ２
嵌 入 式 彩 色 图像 传 感 器 重 构 系 统 的 设 计 与 实 现
贾 佳 ，白瑞林 ， 钱 勇 ， 晓 江 黄
ｅ ｈ ｎ ｅｔｅｉ ｇ ｈ ｒ ｎ ｓ ｎ ａ ｃ ｈ ｍａ ｅ ｓ ａ ｐ ｅ ｓ，ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅｅ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒｙｎ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｏ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｅ ｔｓ ｏ ｓ ｎ ｏ ｌ ｔ ｈ ｎ ｅ ｌ ｉ ｇ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｔ ｆ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ Ｔ ｅ ｔ ｓ ｈ ｗ ｏ
彩 色 图 像 传 感 器 重 构 系 统 是 嵌 入 式 彩 色 机 器 视 觉 系 统 的重要 环节 ， 统 以 Ｔ 公 司的 Ｄ ４ 系 Ｉ Ｍ６ ２为 控 制 和 处 理 核
心 ， 以 分 为 传 感 器 图 像 存 取 和 图 像 重 构 处 理 ２个 步 骤 。 可
提 出了高频相似模型 ， 取得 了很好 的效果 。
Ｊ ｉ， Ａ ｕ—ｎ Ｉ Ｎ Ｙ ｎ ，Ｈ Ａ ｉ －ａ ｇ Ｉ Ｊａ Ｂ ＩＲ ｉｉ ，Ｑ Ａ ｏ ｇ Ｕ ＮＧ Ｘ ａ ｊ ｎ Ａ ｌ ｏｉ
（ ｅｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｔ ｔ ｏ ｎ ｅ ｉｅ ｔ ｎ ｒ ｌＪａ ｇ ａ ｉｅ ｓ ｙ Ｗ ｕ ｉ １ １ ２， ｈｎ ） Ｒ ｓａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｔ ｌ ｎ ｔｏ ， ｉ ｎ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ ， ｘ ２ ４ ２ Ｃ ｉａ ｉ Ｉ ｌ ｇ Ｃｏ ｎ ｔ
Ｄ ｅ ｉ ｎ ａ ｍ ｐ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｂｅ ｄｅ ｏ ｏ ｍ ａ ｅ ｓ ｎ ｏ ｓｇ ｎｄ ｉ ｌｍ ｎｔ ｔｏ ｆ ａ ｍ ｄ ｄ ｃ ｌ ｒｉ ｇ ｅ ｓ ｒ
深耕机器视觉,Teledyne e2v全局快门图像传感器显威力
图像传感器12ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2021.4深耕机器视觉，Teledyne e2v全局快门图像传感器显威力张耀强 （Teledyne e2v专业成像部门副总裁）1 机器视觉行业的全局快门图像传感器机会Teledyne e2v 是Teledyne Technologies 旗下公司，也是全球领先的高性能图像解决方案供应商。
Teledyne e2v 针对机器视觉市场提供高性能图像传感器、定制化的摄像头解决方案以及特定应用的标准产品。
公司研发的全局快门图像传感器，由于其成像质量好、噪声低、帧率高，并且集成了相应的处理功能，受到了客户的广泛欢迎。
现在我们的产品应用于工业相机、智能扫码、人脸识别、智能交通系统和工业人工智能等领域，统称为机器视觉领域。
在工业领域，机器视觉被广泛用于自动检验、工件加工、装配自动化以及生产过程控制和监视图像识别。
对产品质量需求的提升，促进了机器视觉在汽车、电子、半导体、食品和包装行业的发展。
事实上，机器视觉已经“飞跃”工厂，现身于农场、道路和停车场（如车牌识别）、物流仓储等多种环境。
据统计，全球机器视觉相机市场将从2020年的36亿美元增长到2026年的55亿美元左右，复合年增长率（CAGR ）为7.4%。
为了能够更好地抓住机器视觉行业爆发增长的历史机遇，我们深耕每个行业，了解客户的需要和痛点，推出了很多产品，并集成了相应功能帮助客户降低使用门槛和增加使用便利性。
2 工业图像传感器的发展动向工业4.0的首要目的是在解放劳动力的前提下实现生产力与生产质量的进一步提高。
我们认为，核心竞争力比的是 “快速”和“精准”（精准是能力，也是质量）。
智能制造的核心是“智”。
“智”的核心就是信息获取的快和准，信息处理的快和准。
一个人的武功高低，要看“手眼身法步”，要想成为智能制造的武林高手，“眼力”和“招法”的水准是核心之中的核心。
多层嵌入式生物识别算法的图像感测器芯片及终端设备的制作方法
本技术提供了一种多层嵌入式生物识别算法的图像感测器芯片及终端设备，图像感测器芯片包括至少三个介质层；第一介质层上设置有像素模块，第二介质层上设置有生物识别模块，第三介质层上设置有电路模块，像素模块用于实现图像采集并将采集的光信号转换成电信号；电路模块包括模拟电路部分和数字电路部分，模拟电路部分用于将电信号转换成数字信号，数字电路部分用于对转换后的数字信号进行格式处理以输出预设格式要求的数字信号；生物识别模块中至少设置有生物识别区块，生物识别区块根据内置的生物识别算法进行生物特征识别。
本技术提供的图像感测器芯片可以同时实现生物图像采集和生物识别功能，从而使得感测器芯片的功能更强大，安全性更高。
权利要求书1.一种多层嵌入式生物识别算法的图像感测器芯片，其特征在于，包括：至少三个介质层；其中，第一介质层上设置有像素模块，第二介质层上设置有生物识别模块，第三介质层上设置有电路模块；设置在第一介质层上的像素模块、设置在第二介质层上的生物识别模块和设置在第三介质层上的电路模块通过电性连接；其中，所述像素模块用于实现图像采集，并将采集的光信号转换成电信号；所述电路模块包括模拟电路部分和数字电路部分，所述模拟电路部分用于将所述电信号转换成数字信号，所述数字电路部分用于对转换后的数字信号进行格式处理以输出预设格式要求的数字信号；所述生物识别模块中至少设置有生物识别区块，所述生物识别区块中设置有预设的生物识别算法，所述生物识别区块用于根据其内置的预设的生物识别算法对所述电路模块输出的数字信号进行相应的生物特征识别。
2.根据权利要求1所述的图像感测器芯片，其特征在于，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层相对设置。
3.根据权利要求1所述的图像感测器芯片，其特征在于，所述生物识别模块中还设置有安全加密区块，所述安全加密区块用于对所述生物识别模块进行安全加密保护。
4.根据权利要求3所述的图像感测器芯片，其特征在于，所述安全加密区块包括口令功能区、身份编号功能区和预设指定预留算法功能区中的一种或多种功能区。