[发明专利]基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像采集系统，特别是涉及一种基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统。

背景技术

图像传感器是图像采集处理部分的核心。目前的图像传感器主要分为CCD和CMOS两大阵营。在传统观念中，CCD具有高解析度、低噪点等优点；而CMOS虽然速度快，但由于噪点问题，适用于低画质要求的场合。但是，近年来，由于工艺水平和集成电路技术的提高，CMOS图像传感器的性能参数与CCD越来越接近，而在功能、功耗、尺寸和价格等方面有着CCD无法比拟的优势，便于大规模生产，成品率高。CMOS大有取代CCD的趋势。

目前，视频数据采集技术正在向三个方向发展:

(1)视频质量向高清晰度发展。数字视频数据采集系统中，画面的清晰度主要取决于具有A/D转换功能的传感器芯片、可控制采集过程的控制芯片和具有大容量高速传送数据能力的传输芯片。

(2)处理技术向数字化发展。利用数字化处理数据技术能够解决采集系统中前端光学系统解决不了的问题，使问题集中化、简单化，从而也加快了采集速率。

(3)压缩方式向智能化发展。无论静态图像还是动态视频，在特定的情况下，都要对其进行压缩处理，主要包括对时间和空间的信息压缩，最终的结果取决于压缩时的编解码算法和采样值。

但是，在市场上，视频数据采集速度基本比较低，系统的设计几乎全部通过CPU/DSP读写指令的形式实现，处理速度慢，不能对数据进行并行处理，更不能实现硬件加速，从而直接导致视频采集速度慢，可操作性低，采集模式单一。

发明内容

为了让视频数据采集速度提高，对数据进行并行处理并实现硬件加速，本发明提供了一种能够智能切换不同工作模式的基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统。

本发明提供一种基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统，其特征在于，包括：用于采集图像的、具有至少两种工作模式的CMOS采集模块；用于驱动CMOS采集模块、对CMOS采集模块获取的信息进行缓存以及对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的FPGA模块；用于在CMOS采集模块与上位机之间或者在FPGA模块与上位机之间，进行信息传输的传输通道模块；以及用于协同FPGA模块对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的、呈现CMOS采集模块获取的图像的上位机。

本发明提供的基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统，采用了FPGA模块作为硬件的核心驱动，集成度高，组合逻辑能力较强，时序实现能力强，速度快，功耗低，可靠性好；为了让采集系统模式不会单一，可操作性强，提出了图像采集系统的工作模式多模式化，并使其能够进行智能自动切换，这样使采集系统性能更完善。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的CMOS采集模块的普通工作模式与高速工作模式切换的流程图；

图2为本发明的一个实施例的CMOS采集模块的高速工作模式与TDI工作模式切换的流程图；

图3为本发明的一个实施例的CMOS采集模块的普通工作模式的框架图；

图4为本发明的一个实施例的CMOS采集模块的高速工作模式和TDI工作模式的框架图。

具体实施方式

下面进一步对本发明做进一步的描述，以下用实施例说明，但本发明不限于所提供的实施例。

本发明的基于FPGA的CMOS图像传感器自动切换模式采集系统，包括：用于采集图像的、具有三种工作模式的CMOS采集模块；用于驱动CMOS采集模块、对CMOS采集模块获取的信息进行缓存以及对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的FPGA模块；用于在CMOS采集模块与上位机之间或者在FPGA模块与上位机之间，进行信息传输的传输通道模块，用于协同FPGA模块对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的、以及呈现CMOS采集模块获取的图像的上位机。

在本实施例之中，CMOS采集模块选用OV5620作为CMOS图像传感器的核心芯片。

CMOS采集模块第一个工作模式为普通工作模式，即是全帧输出、最大分辨率的模式。在配置基本的寄存器的基础上，还需要通过配置模式控制寄存器值COM7，将该寄存器的Bit[6:3]置为0000，OV5620的采集模式就会是5Mpixel(full size)模式，在普通工作模式下不存在图像的合并，2592x1944个像素全部输出，达到了最高的分辨率。