专利名称：进行图像采集和摄像的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种进行图像采集和摄像 的装置。
背景技术：
CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互4卜小生氧4匕金属 半导体)图像传感器是低功耗、低成本的成像设备，能够采集并处理图像信息。COMS图像传感器被广泛地用于视频设备的图像采集系统中，在嵌入式 设备中不仅要完成拍照功能，还要完成摄像功能，多采用CMOS图像传感器 进行图像采集。目前的图像采集系统多采用一个数字信号处理器和MCU (Micro Control Unit,微控制单元)共同完成图像的采集，通过MCU对数字 信号处理器进行控制，由数字信号处理器进行图像数据的采集和摄像。但是使用数字信号处理器芯片会增加嵌入式设备的功耗，提高产品的设 计和生产的成本，也不利于满足设备小型化的设计要求。实用新型内容本实用新型提供了一种进行图像采集和摄像的装置，从而可以在不使用 数字信号处理器的情况下，完成图像的采集和摄像的功能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的 一种进行图像采集和摄像的装置，包括微控制单元MCU，和数据保存模块相连，根据接收到的外部中断信号， 从外部的图像传感器中读入图像数据，并确定所述图像数据的时间信息；对 所述图像数据进行压缩处理，将处理后的图像数据以及相应的时间信息输出 给数据保存模块；数据保存模块，和MCU相连，接收MCU输出的图像数据以及相应的时间 信息，将所述图像数据以及相应的时间信息进行保存。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型提出了一种在 嵌入式设备中进行图像采集和摄像的低成本解决方案，从而可以使嵌入式设 备在没有数字信号处理器时，采用外部中断的方法进行图像的采集工作， MCU以CMOS图像传感器产生的图像数据同步时钟PCLK作为外部中断源， 能够完成图像的采集和摄像功能。
图1为本实用新型提供的进行图像采集和摄像的装置的结构示意图；图2为本实用新型提供的进行图像采集和摄像的方法的实施例的处理流 程图；图3为本实用新型提供的摄像处理模块对图像数据进行处理的实现流程图；图4为存放在FLASH中的每一帧数据的格式示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种进行图像采集和摄像的装置，本实用新型在嵌入式设备中不使用数字信号处理器进行图像信号的采集和处理，而是使用外部 中断进行图像采集。并且通过软件完成对采集到的图像进行摄像和回放功能。本实用新型提供的进行图像采集和摄像的装置的结构示意图如图1所示，包括CMOS图像传感器10、 MCU20、 FLASH (緩存)40和LCD (Liquid Crystal Display,液晶显示器)30。该装置主要应用于在嵌入式设 备中。各个模块的功能如下CMOS图像传感器10，用于产生和输出外部中断信号(同步时钟 PCLK)，以及行同步信号HSYNC和帧同步信号VSYNC,根据该外部中断信 号，将图像数据输出给MCU。多点控制单元MCU20，用于根据CMOS图像传感器输出的外部中断信 号，从外部的CMOS图像传感器中读入图像数据，并根据CMOS图像传感器 输出的HSYNC和VSYNC,确定所述图像数据的时间信息。对所述图像数据 进行压缩处理，将处理后的图像数据以及相应的时间信息输出。FLASH40:作为数据保存模块，用于接收MCU输出的图像数据以及相 应的时间信息，将所述图像数据以及相应的时间信息进行保存。LCD30:作为显示处理模块，用于通过MCU读取数据保存模块中所保存 的图像数据以及相应的时间信息，按照所述时间信息将读取的图像数据进行 解压缩和显示。所述MCU具体包括数据采集模块24,用于根据接收到的外部中断信号，从外部的图像传感 器中读入图像数据，确定所述图像数据的开始和结束的时间信息，将所述图 像数据以及相应的时间信息输出给接收緩存模块；
接收緩存模块21 ，用于接收和緩存图像数据采集模块所输出的图像数 据，将緩存的图像数据输出给摄像处理模块；摄像处理模块23，用于接收图像数据采集模块所输出的图像数据，对所 述图像数据进行压缩处理，将所述处理后的图像数据以及相应的时间信息输出。所述数据采集模块具体包括中断响应模块，用于接收图像传感器输出的中断信号，响应该中断信 号，在每接收到一个中断信号时，控制图像数据采集模块从图像传感器中读 入一个字节的图像数据；图像时间信息确定模块，用于接收图像传感器输出的同步信号，根据该同步信号确定图像数据采集模块所接收的图像数据的开始时间和结束时间信自基于上述本实用新型提供的进行图像采集和摄像的装置， 一种进行图像采集和摄像的方法的实施例的处理流程如图2所示，包括如下步骤步骤21、对CMOS图像传感器进行分频等各种设置。在进行图像采集之前，需要对CMOS图像传感器进行各种设置。MCU首先通过寄存器接口对CMOS图像传感器进行寄存器设置，再对 CMOS图像传感器进行相关的图像质量设置和分频设置，通过分频设置可以 减慢图像传输的速度，从而保证MCU有足够的时间对采集到的图像进行处理。设CMOS图像的最大图像尺寸是640x480,当工作频率为30MHz时，最 大帧速率为30f/s。当需要在本实用新型提供的装置中同时打开图像采集和摄 像功能时，可以将CI40S图^f象传感器的工作频率进行8分频，即将工作频率降 为3.75MHz，此时图像传感器的最大帧速率将降为10f/s。并对图像1/4下采
样，即CMOS图像传感器将采样获得的图像数据以128x 176的尺寸输出。步骤22 、 MCU以CMOS图像传感器产生的图像数据同步时钟PCLK作为外部中断源，进行图像的采集工作。当打开图像采集功能时，MCU采用外部中断的方法进行图像的采集工 作，以CMOS图像传感器产生的图像数据同步时钟PCLK作为外部中断源。本实用新型在采集图像时采用采集和处理同时进行的方法。PCLK每产 生一次中断信号，数据接收模块24中的中断响应模块便获取该中断信号，并 响应该中断信号，控制数据接收模块24从CMOS图像传感器中读入一个字节 的图像数据，并将读入的图像数据传输给MCU中的接收緩存21中。同时，数据接收模块24中的图像时间信息确定模块可以根据图像传感器 产生的行同步信号HSYNC和帧同步信号VSYNC确定所读入的一帧图像的开 始时间和结束时间。并且用指针P1标识采集到的数据位置，每采集一个字节 数据，P1加1。为了减小所保存的视频文件的大小，MCU需要将采集到的图像数据的图 像尺寸调整到64x88，即采集图像的1/4尺寸。步骤23、 MCU在采集图4象的同时对图像进行压缩和设置时间信息等相应 的处理。当打开摄像功能时，接收緩存21将接收到的图像数据进行緩存，并且将 该图像数据传输给显示緩存22和摄像处理模块23。显示緩存22将接收到的图 像数据传输给LCD30进行显示，LCD30中显示的图像即为用户在摄像时所看 到的图像。摄像处理模块23确定接收到的图像数据的当前帧相对于第一帧的时间间 隔信息，并在接收图像的同时对图像数据进行压缩处理，最后在每帧的帧间隔时间内将带有时间信息的一帧图像数据传输给FLASH40中进行保存。摄像处理模块23并不是每接收到 一 个字节的数据就进行压缩等处理操 作，而是当接收到的图像的数据量达到了预先设定的数值时，才对接收到的 数据进行处理。摄像处理模块23对图像数据进行处理的实现流程如图3所 示，包括如下处理过程在PCLK每产生一次中断信号，MCU开始采集一帧的图像数据时，同时 记录该帧图像的开始时间，并用指针P1标识采集到的数据字节位置，每采集 一个字节数据，P1加1。在每次PCLK退出中断后，使用指针P2标识当前处理图像的指针，即标 识当前处理图像的数据字节位置。然后，摄像处理模块23判断P1和P2之间的 差值是否满足预先设定的数值，如果不满足，则摄像处理模块23对接收到的 数据进行緩存，不进行压缩等处理，并且继续接收数据，继续进行上述判断 操作。直到P1和P2之间的差值满足了预先设定的数值，则摄像处理模块23便 对上述緩存的数据进行压缩处理，并且修改P2指针，将P2指针和P1指针进 行同步。摄像处理模块23然后再判断当前一帧的图像是否结束，如果是，则在每 一帧间隔的时间内，将处理后的数据以及该帧图像的开始时间、结束时间等 时间信息传递给FLASH进行緩存；否则，继续对接收到的图像数据进行上述 处理操作。存放在FLASH中的每一帧数据的格式如图4所示。每帧图像由帧头、帧 号、帧时间、帧长度、帧数据和帧尾组成。帧头用2字节FF01表示，代表一帧数据的开始；帧号用4字节表示，在每 个4见频文件内，帧号从零开始每帧依次递增；帧时间是每一帧相对于视频开 始时刻的相对时间，由4个字节组成，其单位为毫秒；帧数据长度由4字节组 成，描述每一帧图像数据的长度。在帧数据长度之后是每一帧的图像数据，其长度即帧数据长度所描述的长度值。在每一帧的最后是2字节的帧尾，由 FF02表示，用于表示一帧图像的结束。由于每一帧图像的数据大小都是相同的，每一帧图像的大小都是固定 的。因此，在将图像数据存放至FLASH中时，按照帧号将帧数据存入相对于 第一帧地址的偏移地址中，这样可避免在存储或读取某一帧数据发生错误时 后面的数据都无法正确显示。在需要进行图像数据回放时，MCU先读取FLASH中保存的 一 帧图像数据，对该帧图像数据进行解压缩。并根据该帧图像数据的长度信息判断相应 的偏移地址存放的数据是否分别是帧头和帧尾，如果是，则可以认为当前读 取的帧是完整帧，通过显示緩存将该帧传输到LCD进行回放，反之，则认为 当前帧是坏帧，不予回方丈。根据预先设定的定时时间，定时读取下一帧图像数据进行回放。由于在 保存图像数据时进行了压缩，在回放时需要将图像还原成128x 176尺寸。 综上所述，相对于现有的实现方案，本实用新型的有益效果为1、 通过软件实现的方式，省去了在嵌入式系统采集图像信号时使用的 数字信号处理器，降低了嵌入式系统的功耗和成本，缩小了产品的体积。2、 在进行图像采集时，采集和处理并行进行，相对于采集完成后再处 理图像的方法大大节省了处理时间。3、 使用软件实现的方案使得系统应用方法更为灵活，在不改变硬件设 备和结构的情况下，改变软件即可升级系统。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护 范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技 术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1、一种进行图像采集和摄像的装置，其特征在于，包括微控制单元MCU，和数据保存模块相连，根据接收到的外部中断信号，从外部的图像传感器中读入图像数据，并确定所述图像数据的时间信息；对所述图像数据进行压缩处理，将处理后的图像数据以及相应的时间信息输出给数据保存模块；数据保存模块，和MCU相连，接收MCU输出的图像数据以及相应的时间信息，将所述图像数据以及相应的时间信息进行保存。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 显示处理模块，和MCU相连，通过MCU读取数据保存模块中所保存的图像数据以及相应的时间信息，按照所述时间信息将读取的图像数据进行解压 缩和显示。
3、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 图像传感器，和MCU相连，产生和输出外部中断信号，根据该外部中断信号，将图像数据输出给MCU。
4、 根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述MCU具体包括图像数据采集模块，根据接收到的外部中断信号，从外部的图像传感器 中读入图像数据，确定所述图像数据的开始和结束的时间信息，将所述图像 数据以及相应的时间信息输出给接收緩存模块；接收緩存模块，接收和緩存图像数据采集模块所输出的图像数据，将緩 存的图像数据输出给摄像处理模块；摄像处理模块，和数据保存模块相连，接收图像数据采集模块所输出的 图像数据，对所述图像数据进行压缩处理，将所述处理后的图像数据以及相应的时间信息输出给数据保存模块。
5、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图像数据采集模块具 体包括中断响应模块，接收图像传感器输出的中断信号，响应该中断信号，在 每接收到一个中断信号时，控制图像数据采集模块从图像传感器中读入一个 字节的图像数据；图像时间信息确定模块，和中断响应模块相连，接收图像传感器输出的 同步信号，根据该同步信号确定图像数据采集模块所接收的图像数据的开始 时间和结束时间信息。
6、 根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述装置设置于嵌 入式设备中。
专利摘要本实用新型提供了一种进行图像采集和摄像的装置，该装置主要包括MCU(微控制单元)用于根据接收到的外部中断信号，从外部的图像传感器中读入图像数据，并确定所述图像数据的时间信息；对所述图像数据进行压缩处理，将处理后的图像数据以及相应的时间信息输出；数据保存模块，用于接收MCU输出的图像数据以及相应的时间信息，将所述图像数据以及相应的时间信息进行保存。本实用新型提出了一种在嵌入式设备中进行图像采集和摄像的低成本解决方案，从而可以使嵌入式设备在没有数字信号处理器时，采用外部中断的方法进行图像的采集和摄像操作。
文档编号H04N5/225GK201044473SQ200720149349
公开日2008年4月2日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者青 贡 申请人:北京思比科微电子技术有限公司