高速图象采集系统实现

1、视频图像采集与处理系统的实现,2006-11-09,光学镜头,系统流程图,感光传感器,模数转换器,图像处理器,PC,NTSC/PAL,LCD显示器,无线传输,PCI,USB,感光传感器:CCD或CMOS CCD- Charge Coupled Device 即“电荷耦合器件”，以百万像素为单位 CMOS- Complementary Metal Oxide Semiconductor 即“互补金属氧化物半导体”,1、内部结构（传感器本身的结构）,2、外部结构（传感器在产品上的应用结构）,CCD工作原理,CMOS工作原理,2006-05-25日本Micron公司发布了其最新研发的目前世界上最小的

2、CMOS图像传感器MT9E001，该图像传感器尺寸大小为1.751.75m，具有800万像素，最高分辨率可达到32642448。此外，MT9E001还可以支持30fps(frame per second )分辨率为16001200像素的动态短片拍摄，连拍性能也大大提高，可以在最高分辨率下达到10张/秒的连拍速度。,接触式图像传感器（CIS-Contact Image Sensor）,CIS 的优点主要: 无须外加光源、光学透镜等辅助机构; 2) 具有尺寸小、重量轻、结构紧凑及便于安装; 3) 采用LED 光源, 系统功耗低; 4) CIS 头采用陶瓷基底, 有良好的温度特性。,SuperCCD

3、的结构和普通CCD一样是3层，表面是保护和透镜层，中间是三原色的滤镜层，底层是感光二极管和布线。,SuperCCD SR 感测元件的动态范围( 您可以将其想成底片的宽容度 )，预计将可以达到过去同级产品的 4 倍，纪录更多的明部及暗部细节。每一个感测单元将由两个部份所构成，一是S 像素( 较大)，负责高感度的感测，另一为 R 像素( 较小 )，负责低感度的感测。,MS3831A 9百万像素CCD晶元,一个SUPERCCD模型,这是代表蜂窝状SUPERCCD感光元件的晶圆底层。,在感光元件的晶圆底层上是感应电荷的电极电路，这层电路是负责感受并传导晶元因为不同亮度光线照射而产生不同强度电荷的重要部

4、件。,再上一层则是微型透镜（MICRO LENS）部件，用来保证均匀的将外部光线传导到电极下的晶元。,再上一层是红绿蓝三色的滤光片，这实际也是数码相机三原色的由来。,滤色片上再覆一层微透镜后就形成了整个CCD产品的构造，我们可以形象的把这样的结构比喻为“批萨饼”。,换一个角度观看SUPERCCD的结构模型，旁边的是用2千万像素SUPERCCD实物。,再换一个角度可以很清晰的了解SUPERCCD的层次结构,专业术语： 1、JPEG格式Joint Photographic Experts Group 静态影像压缩标准，它由联合照片专家组（Joint Photographic Experts Gro

5、up）开发并以命名为ISO 10918-1， JPEG文件的扩展名为.jpg或.jpeg，,工作原理： 其压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，获取得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像，换句话说，就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。,JPEG 2000，正式名称为“ISO 15444” 。,JPEG2000的原理： JPEG 2000 与传统 JPEG 最大的不同，在于它放弃了 JPEG 所采用的以离散馀弦转换(Discrete Cosine Transform) 为主的区块编码方式，而改采以小波转换(Wavelet transform) 为主的多解析编码

6、方式。小波转换的主要目的是要将影像的频率成分抽取出来。,JPEG2000主要优点： 1、JPEG2000 能实现渐进传输，这是JPEG2000的一个极其重要的特征。它先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图象由朦胧到清晰显示，而不必是像现在的 JPEG 一样，由上到下慢慢显示。 2、JPEG2000 支持所谓的“感兴趣区域”特性，你可以任意指定影像上你感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部份先解压缩。这样我们就可以很方便的突出重点了。,2、MPEG格式： 它的英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式。,工作原理： MPEG文件格

7、式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息，把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的。 目前MPEG格式有4个压缩标准，分别是MPEG1、MPEG2、MPEG4和MPEG-7。另外， MPEG-21仍处在研发阶段。,3、信号的细节取决于应用的视频标准或者“制式”。 目前全球有三大制式：NTSC（美国全国电视标准委员会，National Television Standards Committee）、PAL（逐行倒相，Phase Alternate Line）以及SECAM（顺序传送与存储彩色电视系统，法国采用的一种电视制式，Sequentiel Couleur A Memoire ）。,PAL制式每帧625线（50Hz） ， 25帧/秒,NTSC制每帧只有525线（60Hz）， 30帧/秒,SECAM制每帧625线（50Hz） ， 25帧/秒,CCD驱动电路设计：,1、 数字电路驱动方法 2、 驱动方法 3、 微处理器驱动方法 4、 可编程逻辑