图像采集技术外文翻译参考文献

图像采集技术外文翻译参考文献(文档含中英文对照即英文原文和中文翻译)

图像采集技术与A VR单片机

摘要

图像采集系统在各种数字图像应用系统中是不可或缺的部分。在本文中,我们开发了一种基于A VR单片机的紧凑的图像采集与处理系统。该系统主要利用A VR单片机ATmega16与低功耗、高性能的数据处理主控制单元。首先，它完成了CMOS光通过I2C接口接收的相机模块C3088初始化。然后，它被用来从LCD 上实时显示C3088和获取图像的采集状态。最后,利用单片机串行通信接口发送数据到电脑, 在经过数据处理显示图像。硬件电路和软件系统的设计。

关键词：图像采集，单片机，A VR串行通信，视频监控

一、简介

随着社会的进步和科学的发展,技术与经济,要求更安全的工作和生活环境所倡导的组织和个人对防盗措施都提出了新的要求。作为一个有效的安全保护手段,在视频监控领域中发挥着重要的作用,公共安全等,已经越来越受到广泛关注[1 - 4]。目前,视频监督和控制已经进入所有域名,我们几乎每天可以看到它的应用。图像采集系统在各种数字图像应用系统中是不可或缺的部分。

A VR单片机是基于可编程GSI和计算机技术的大规模集成电路芯片(5 - 9]。它的快速数据采集和处理功能以及各种功能模块集成在芯片中在各种场合提供丰富便捷的应用程序。比较CCD、CMOS图像传感器可以将时间序列处理成电路,前端放大器的图像信号和数字部分为一个芯片,因此它的发展是高度强调由行业一向性。目前,随着技术的发展,噪声的CMOS图像传感器已经有效地改善,并且解决能力明显增强。CMOS图像传感器由于其低廉的价格,图像质量,高整合度和相对较少的电力消耗将被广泛应用在视频采集领域。因此,在本文中,我们开发实施的图像数据采集系统是基于A VR单片机的。程序驱动摄影机C3088[10]通过单片机ATmega16获取原始图像数据, 通过I2C接口的初始化摄像头协议,并实现数据传输,。该电路具有许多优点如结构简单,方便转移和低CPU占用,它可以降低系统的总成本。

二、系统结构

它以数字化和自动化的水准在传统光学采集系统中安装电气部分数据处理。数据处理单元的原则包括快速数据运算速度,丰富的外围接口和低功耗。根据这些原则,我们采用A VR单片机与高性能的设计,它可以结合获取的信息数据采集仪在CMOS图像传感器前端显示,其结构示意图见图1。该系统采用单片机作为微控制器,驱动摄像头通过I2C总线,主要是初始化一些寄存器,组成了图像传感器。当初始化完成时,相机输出三个符号包括像素时钟信号同步信号和垂直,生的同步信号。单片机读取原始数据的图像并从相机数据总线通过测试这三个标志信号,暂时存储数据到数据存储器在单片机,然后传输数据到计算机通过串行通信。

图1.系统结构

硬件

选择器在硬件的实现方面对于系统的整体性能是非常重要的。我们可以选择单片机具有较高的性价比和速度,我们也可以选择功能强大的DSP,速度快,多个

接口和核心芯片,我们也可以选择ARM微处理器。作为视频采集系统、图像系统中使用的传感器的速度可以由单片机控制。当我们第一次用51系列单芯片微型计算机在设计过程中 ,我们发现它无法满足数据庞大的吞吐量所需的视频采集。所以我们使用ATmega16系统中可以满足设计要求的系统。单片机被广泛应用于爱特梅尔公司的许多领域如工业生产控制、智能仪器、数据采集和家用电器。这种单片机具有RISC结构。由于其先进的指令集和单时钟周期指令执行时间。当它工作达到16 MIPS 16兆赫时,它可以减少能耗之间的冲突加快处理速度。执行一个指令只需要一个时钟周期，且速度比传统的单片机快很多，所以它可以胜任高速条件下的A/D采样的控制。但当我们使用DSP，ARM和FPGA／CPLD，它会浪费资源，使系统变得越来越复杂，成本和性能是不合理的。

用于视频捕获设备，无论是CCD或CMOS全部采用光接收元件作为捕获图像的基本措施。核心的CCD / CMOS光接收组件是一个光接收二极管，产生输出电流时，接收光的照射。电流的强度对应光的照射强度。对于周边设备，光接收元件CCD与光接收元件不同，除了光接收二极管。光接收的前部分还包括一个存储单元，用于控制相邻电荷。光接收二极管占多数的面积，即有效的受光面积，CCD光接收组件更大，它可以在相同的条件下获得更强的光信号，并使输出相应的电信号更清楚。由于CMOS图像传感器技术发展很快，每一个光接收元件可以直接集成在CMOS传感器放大器并完成逻辑模数转换。当光接收二极管接收光的照射而产生的模拟电信号，并模拟电信号放大在光接收元件之前转换成相应的数字信号。换句话说，在CMOS传感器，每个光接收组件产品都有最终的数字输出。由于集成度高，体积小，使用方便，内容丰富，图像捕获快速，我们采用CMOS传感器组成的相机模块C3088（OV6620）作为设计的采集设备。默认的分辨率的摄像头是356×292，所以它非常适合于单芯片微型计算机的操作能力。

该相机模块C3088工作电压为5V，它的引脚20和引脚22与电源连接，和引脚31连接数字地球，与引脚21，引脚15和引脚17连接模拟地球。数据线连接~ Y0 Y7 PA0 ~ PA7单片机的数据线，和uv0 ~ uv7连接PB0 ~ PB7的单片机，和PCLK与PD2，和超链接与PD3，和垂直同步连接PD4。SDA和SCL与PC1，接PC0。现场可编程逻辑器件包括356×292分辨率的图像阵列，模拟信号处理器，双8位模拟数字转换，模拟视频多路转接器，数字格式输出端口，一个模拟视频接口，I2C总线接口及寄存器。该传感器采用基于完整图像的电子曝光控制算法。

单片机采用RS232串行通信与上位计算机的通信。其电路结构是非常简单的，它可以保证系统的稳定和满足系统设计要求。该系统采用RS232连接计算机和视频数据传输。ATmega16采用8位数据位，1位停止位和0个奇偶校验位，

其速度可以达到230400bps，和计算机的串行端口速度仅为115200bps，可以满足系统的设计要求。

由于单片机的电压ttl5v和RS232电压12V，双方需要进行电平转换来识别。该系统需要与单片机通过MAX232芯片如图2所示连接。

图2.电压匹配电路

显示的液晶采用ZT018智能全彩液晶。这个模块具有基本的绘图功能,采用通常的微型客车作为接口,因此它可以节省开发时间以及方便发展和转移。它的接口模式包括SPI和I2C,本系统采用I2C接口,只需要两个数据行。

四、软件

C3088由CMOS图像传感器OV6620,它的初始化主要取决于通过I2C对内部寄存器的写入操作。通过软件的初始化设置,视频数字输出可以使用不同的格式并和其他寄存器进行初始化。因为最初的时钟频率的C3088相机模块是17.73 mhz,当它工作在16位数据输出模式,其PCLK时钟周期是112 ns和当它工作在8位数据输出模式,其PCLK时钟周期是56 ns。晶体振荡所采用的单片机是16兆赫和单周期是62.5 ns。所以单片机可以不遵循视频的速度。它必须通过写寄存器0 x11降低时钟频率PCLK,设置低5位的寄存器在“1”可以减少PCLK 至69.25千赫,可以适合单片机处理较低的速度。

数据输出格式通常的CMOS图像传感器是原始数据输出格式。由于CMOS 光传感器单元具有三种颜色不同的响应灵敏度，响应是非线性的。它是相对于亮度，加上材料。因此，图像传感器的原始数据应校正和补偿。不同厂家的产品补偿曲线是不同的，所以我们应该设计不同的补偿算法。现场可编程逻辑器件不仅可以输出的原始数据格式的R，G和B，并将色彩补偿算法在芯片中，并能输出YUV和YCrCb视频输出格式符合CCIR601标准。

相机通过初始化工作在最低频率。单片机可将数据存储在单片机数据存储器时，它读取原始数据，并将所获得的程序转换为BMP格式的数据，并将数据传送给计算机进行存储和显示。