视频图像处理

1. 典型图像处理

对可编程芯片，流水线中的任何处理顺序和参数都可以改变，而有些步骤可以跳过。在图像处理流水线中，绝大部分运算都需要大量的乘法和加法运算，而DSC21的DSP子系统非常适合高效的完成这种任务。

2. 视频输入模块

COMS芯片是OmniVision公司的ov7620

3. 视频输出模块

4. CCD硬件电路

系统的硬件部分主要由面阵CCD模块和数据存储模块两部分构成。

面CCD模块主要包括：

面阵CCD图像传感器、

驱动信号产生器、

图像信号预处理器

信号处理器。

图像通过光学系统成像在面阵CCD的光敏面上，驱动信号产生负责驱动面阵CCD图像传感器，并将图像电荷信号进行转移和输出，通过图信号预处理器对信号进行预处理，再输入到信号处理芯片，通过其内部的AD转换器和进一步处理获得数字亮度信号和数字色度信号。

面阵CCD:

CCD为系统的核心元件，在驱动脉冲的作用下，实现光电荷的转换、存储、转移及输出等功能。

驱动信号产生器:

主要为CCD提供所需要的水平、垂直驱动等脉冲信号，同时还为信号处理电路提供钳位、复合同步、复合消隐、采样/保持等脉冲信号信号处理芯片:

主要完成CCD输出信号的AGC、视频信号的合成、A/D转换等功

能。CCD的输出信号输入至信号处理电路，经信号处理后转换为所需要的数字信号输出。

4.1. CCD器件---ICX409AK图像传感器

ICX409AK图像传感器是SONY公司生产的彩色1/3英寸行间转移型面CCD图像传感器，ICX409AK为16脚双列直插式封装，有效像素

752(H)x582(v)，像素单元尺寸为6.50ulnx6.25uln，适合于队L制式彩色视频摄像机。

ICX4OgAK的引脚及功用说明如表所示，

它需要提供+l5V的电源V DD和一个保护偏置电压V L，

ΦSUB是快门控制信号输入脚，

ICX409AK的垂直方向为四相驱动形式，

垂直寄存器在四相驱动脉冲VΦl、VΦ2、VΦ3和VΦ4作用下，高速地将感光区积累的电荷信号转移到水平寄存器，

水平方向为二相驱动形式，水平寄存器在两相驱动脉冲HΦl和HΦ2作用下高速地将电荷信号进行输出。

芯片每输出一位信号在中V RG驱动信号的作用下复位一次，以免影响后续输出信号，最后信号通过V OUT管脚输出。

4.2. 驱动信号发生器----信号驱动芯片

CXD2480R

CCD常用的驱动方法有直接数字电路驱动方法、单片机驱动方法、EPROM驱动方法和专用IC驱动方法。由于CCD输出的信号要进行噪声处理和数字化处理，这些功能若由分立电路实现，则电路复杂、调试不方便、价格昂贵、功耗大，缺点是显而易见的。本设计采用专用芯片CXD248OR驱动面阵CCD，与使用众多分离器件的传统驱动方式相比，有效的减小了系统电路板的面积，降低了系统功耗.

芯片CXD248OR是索尼公司生产的一款专用的CCD数字照相机定时控制芯片。它内置有高电压CMOS处理技术的CCD垂直时钟驱动和高速快门电压产生器。通过该芯片的SEN、SDAT、SCK管脚设置

CXD2480R输出信号所适用的CCD型号、信号输出的电视模式NTSC或PAL制式)、快门的开关状态以及快门的速度，快门速度可以达到1/60到1/100， 0005(NTSC制式)、1/50到1/100，1/1000s(PAL制式)快门速度，可以用来驱动水平方向360、510、720、760像素多种型号的彩色面阵CCD图像传感器，从而大大简化了外围电路的设计。该芯片主要应用于数码相机、摄像机和监视器等。

CXD248OR的部分引脚及功用说明如表2一2所示，该芯片主要是通过SEN、SDAT、SCK管脚设置其内部的寄存器来实现功能，这三个信号串行通信数据的时序图如图2一5所示:

4.3. 图像预处理芯片CXA2006Q

CXA2006Q-----Digital CCD Camera Head Amplifier

CCD输出的视频信号中除了有用的图像信号外，还包括很高的直流分量和噪声。若不进行处理，将严重影响传感器的图像质量，因此对CCD输出信号噪声处理十分重要。CCD视频信号处理的目的就是尽可能地消除各种噪声和扰，但又不能损失图像细节。表2一3是CXAZ006Q的部分引脚名称及功能说明.

CXAZoo6Q是CCD图像传感器前置放大的双极性芯片。该芯片提供相关双采样、AGC(自动增益控制)电路，还用于驱动行输入信号、色信号以及A/D转换时的重放色信号。

4.4. 图像信号处理芯片CXD2163BR

CXD2163BR-------Signal Processor LSI for Single-Chip CCD Color Camera

CXD2163BR是一个彩色数字信号处理芯片，除了基本的数字信号处理功能，它还包括一个AE/AWB(自动曝光/自动白平衡)检测电路，一个同步信号产生电路和外部同步信号电路。该芯片内置有微控制器，没有外接微控制器也能实现基本的摄像机功能。CXD2163BR增加和改进了CXD2163R的一些功能，其管脚与CXDZ163R完全兼容。

传输到CXD2163BR的模拟图像信号经过CXD2163BR内部的A/D转换器转换为数字图像信号，再经过低通滤波、γ校正、增益控制、白平衡等一系列处理后，当DCK管脚输入时钟信号时，YO和CO管脚在DCK 信号的下降沿分别输出REC601标准的数字图像亮度和色度信号。

5. 图像处理系统硬件方案

完成某一特定任务的图像处理系统，其硬件方案大体上有三种：

[1] 使用通用计算机、

[2] 使用ASIC（Application Specific Integrated Circuit）

[3] 使用DSP（Digital Signal Processor）。

6. McBSP

串行口分为标准同步串行口SP、缓冲同步串行口BSP、多通道缓冲串行口McBSP和时分多路同步串行口TDM四种。

McBSP是TI公司生产的DSP芯片的多通道缓冲串行口。McBSP是在标准串行接口的基础之上对功能进行扩展，因此，具有与标准串行接口相同的基本功能。

它可以和其他DSP器件、编码器等其他串口器件通信。

它具有普通串口的以下特点：

（1）全双工通信；

（2）拥有两级缓冲发送和三级缓冲接收数据寄存器，允许连续数据流传输；

（3）为数据发送和接收提供独立的帧同步脉冲和时钟信号；

（4）能够与工业标准的解码器、模拟接口芯片（AICs）和其他串行A/D和D/A设备直接连接；

（5）支持外部移位时钟或内部频率可编程移位时钟。

此外，McBSP还具有以下特殊功能：

（1）可以与IOM-2、SPI、AC97等兼容设备直接连接；

（2）支持多通道发送和接收，每个串行口最多支持128通道；

（3）串行字长度可选，包括8、12、16、20、24和32位；

（4）支持μ-Law和A-Law数据压缩扩展；