低端嵌入式系統的圖像采集
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隨著技術的進步，嵌入式系統的功能越來越強。現在基于高端32位ARM處理器的系統已經具備很強的信號處理能力，可以實時處理圖像數據，實現網絡可視電話、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中，由于處理器的處理能力有限，圖像數據的數據量又比較大，實現實時圖像數據的處理比較困難，但通過采取一定的措施可以實現低成本的圖像采集和處理系統。圖像采集可以采用模擬攝像頭、CCD圖像傳感器或CMOS數字圖像傳感器。CMOS數字圖像傳感器由于其高性價比和直接輸出數字圖像數據而得到最為廣泛的應用。MT9V011就是一個這樣的CMOS數字圖像傳感器。本文介紹MT9V011 CMOS數字圖像傳感器在一個低端ARM7處理器系統中的應用。
1 圖像采集系統的應用現狀
實時圖像采集系統已經廣泛應用于手機、PDA、實時監控系統等高端嵌入式系統中。在這類系統中，處理器具有以下特點：具有較高的處理速度可以實時處理采集回來的大量圖像數據；具有較大的內存可以存放若干幀完整的圖像數據；具有豐富的外設接口可以比較容易的擴展大容量的存儲設備如CF卡、SD存儲卡等來備份一些圖像數據。然而在一些測控領域也需要采集圖像，以使管理人員能夠直觀的監控被測對象。由于被測量的變化比較緩慢不需要實時采集圖像，每隔一段時間傳回監控中心一幅圖像就能滿足要求。在這類系統中，處理器主要是面向控制領域，它們的特點是內存比較小，處理速度比較慢，外設接口也不多。因此在這類低端嵌入式系統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
以創新的CMOS活躍象素技術，美光的超低功耗MT9V011圖像感應器融合了上乘的VGA分辨率和標準電荷耦合器件（CCD）所不具備的很多優越功能。它能以高達30fps的幀頻輸出高質量的逐行掃描圖像，而電池壽命卻比CCD競爭產品大幅度延長，因此成為手機、掌上電腦和PC機USB攝像頭的理想選擇。
MT9V011多種精密的相機功能（包括窗口化、行鏡像變換、左右和上下圖像翻轉、電子旋轉快門（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品尺寸和主板空間。其變量功能（也直接包括在芯片內）如可編程增益、幀頻和曝光控制等可以在默認模式操作，也可以由最終用戶通過一個簡單的兩線I2C接口進行編程。
圖1 CMOS攝像頭芯片MT9V011工作時序
MT9V011默認輸出的是一幅640ⅹ480象素的圖像。MT9V011芯片的工作時序如圖1所示。LINE_VALID是行有效信號，PIXCLK是象素時鐘信號，DOUT9-DOUT0是10位的圖像數據，FRAME_VALID是幀有效信號。其中LINE_VALID有效期間共有640個PIXCLK時鐘周期，FRAME_VALID有效期間共有480個LINE_VALID有效信號。默認情況下圖像數據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。每一個點只有一種顏色，箭頭所指的是第0行第0列。假設P0-0(9:0)至P0-639(9:0)是第0行的所有象素點的顏色數據，P1-0(9:0)至P1-639(9:0)是第1行所有點的顏色數據，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)代表的是藍色的顏色值等等。點P0-0、P0-1、P1-0、P1-1組合在一起便具備了R、G、B三色，可以合成一個真彩色的點在PC機屏幕上顯示。
圖2 MT9V011輸出的數字圖像格式 linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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