发布时间 : 星期三 文章太原理工大学现代科技学院 毕业设计 - 图文更新完毕开始阅读d8aaceb2c850ad02df804101
1.2.3 图像压缩技术现阶段应用
图像编码技术的出现及发展，其意义之大已到可以促使现有信息产业的结构发生巨变的程度，从而使通信，广播，计算机产业的界限变得更加模糊了。目前，国外的些有线电视公司和通信、计算机公司之间的相互合作，如：美国最大的有线电视公司和软件公司合作开发交互电视等都充分体现了其意义之重大。如今很多国家都在大力推广数字电视技术。因为数字电视具有图像质量高、频谱利用率高、可以实现多种业务的动态组合和统计复用、易于加密、具有可扩展性、可分组性和互操作性、可以灵活组成交互武电视系统等优点，而这些优点是模拟电视所无法比拟的[5]。在我国，像安徽合肥地区基本上完成了数字电视的转换，模拟电视信号己切断。数字电视在视频质量以及与用户的交互性等诸多方面，都是模拟电视所无法相比的。但是数字电视受到数据量庞大的约束，因而要保证数字电视传输质量及数量的要求，视频压缩的技术解决就显得极为重要。所以，最近几年图像编码研究主要集中在视频压缩上，以改进数字电视的性能，促使各等级的数字电视的成功实现，扩大其应用领域。这也表明图像编码技术对数字电视的发展起着至关重要的作用。
1.3 本文的主要内容
第一章主要讲述了本课题的研究意义，视频采集、压缩的发展历史、图像传感器发展历史以及现阶段图像压缩技术的应用。
第二章主要详细介绍了OV2640图像传感器的内部结构，工作原理，以及图像采集的输出格式，输出方式，以及图像传感器其他参数的控制。
第三章详细讲解了本文设计的硬件方面的结构设计，连接原理，包括采集电路，微控制器相关电路以及通信电路等。
第四章介绍了本文的软件方面的设计。讲解了采集控制程序、各个硬件初始化程序、系统主程序以及几个关键函数的编写、运行原理等。
最后第五章展示了本文的设计最终结果，采集到的图像，测试平台等。
–5–
第2章 OV2640工作原理及内部结构
2.1 OV2640简介
OV2640 是 OV（OmniVision）公司生产的一颗 1/4 寸的 CMOS UXGA（1632*1232）图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片UXGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、缩放和取窗口等方式的各种分辨率8/10位影像数据。该产品 UXGA 图像最高达到 15 帧/秒（SVGA 可达30帧，CIF 可达 60 帧）。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、对比度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision图像传感器应用独有的 传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、拖尾、浮散等，提高图像质 量，得到清晰的稳定的彩色图像[6]。
OV2640 的特点有：
● 高灵敏度、低电压适合嵌入式应用 ● 标准的 SCCB 接口，兼容 IIC 接口
● 支持 RawRGB、RGB(RGB565/RGB555)、GRB422、YUV(422/420)和 YCbCr（422） 输出格式
● 支持 UXGA、SXGA、SVGA 以及按比例缩小到从 SXGA 到 40*30 的任何尺寸
● 支持自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡、自动消除灯光条纹、自动黑电平 校准等自动控制功能。同时支持色饱和度、色相、伽马、锐度等设置。 ● 支持图像缩放、平移和窗口设置、支持闪光灯 ● 支持图像压缩，即可输出 JPEG 图像数据 ● 自带嵌入式微处理器
2.2 OV2640工作原理
图像通过CCD感光阵列扫描得到原始信号，接下来原始通过模拟信号处理、A/D转换、数字信号处理、若需要输出JPEG图像，可以直接通过OV2640内部的压缩引擎，最终通过数据输出端口输出。
–6–
2.2.1 OV2640 传感器功能模块。 1.感光阵列（Image Array）
OV2640 总共有 1632*1232 个像素，最大输出尺寸为 UXGA（1600*1200），即 200W 像 素。
2.模拟信号处理（Analog Processing）
模拟信号处理所有模拟功能，并包括：模拟放大（AMP）、增益控制、通道平衡和平衡 控制等。
图 2-1 OV2640 功能框图
3. 10位A/D转换（A/D）
原始的信号经过模拟放大后，分 G 和 BR 两路进入一个 10 位的 A/D 转换器，A/D 转 换器工作频率高达 20M，与像素频率完全同步（转换的频率和帧率有关）。除 A/D 转换器外， 该模块还有黑电平校正（BLC)功能。 4.数字信号处理器（DSP）
这个部分控制由原始信号插值到 RGB 信号的过程，并控制一些图像质量： ● 边缘锐化（二维高通滤波器）
● 颜色空间转换（原始信号到 RGB 或者 YUV/YCbYCr) ● RGB 色彩矩阵以消除串扰 ● 色相和饱和度的控制 ● 黑/白点补偿
–7–
● 降噪 ● 镜头补偿 ● 可编程的伽玛 ● 十位到八位数据转换 5.输出格式模块（Output Formatter）
该模块按设定优先级控制图像的所有输出数据及其格式。 6.压缩引擎（Compression Engine）
压缩引擎框图如图 2-2 所示：
图 2-2 压缩引擎框图
从图可以看出，压缩引擎主要包括三部分：DCT、QZ 和 entropy encoder（熵编码器）， 将原始的数据流，压缩成 jpeg 数据输出。 7.微处理器（Microcontroller）
OV2640自带了一个8位微处理器，该处理器有512字节SRAM，4KB的ROM，它提供一个灵活的主机到控制系统的指令接口，同时也具有细调图像质量的功能。 8.SCCB接口（SCCB Interface）
SCCB 接口控制图像传感器芯片的运行。 9.数字视频接口（Digital Video Port）
OV2640 拥有一个10位数字视频接口(支持 8 位接法)，其MSB和LSB可以程序设置先后顺序
–8–