专利名称：一种能直接与计算机usb端口相连的便携式数据存储和图像记录器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式存储器件，特别是一种具有图像和/或音频捕获能力的便携式存储器件。
背景技术：
便携式数据存储器件已经成为广泛应用于商业、教育和家庭计算的一种不可缺少的外围设备。这些器件一般不是安装到特定的主机平台，例如个人计算机(PC)。相反，它们能方便地连接至任何具有合适连接端口(例如，像USB端口或IEEE1349端口的串行总线端口)的计算机以及从其上取下。因此，这些便携式数据存储器件使得用户能够在互不相连的不同的计算机之间传递数据。一类流行的便携式存储器件利用非易失性固态存储器(例如闪速存储器)作为存储介质，并且因此不需要移动部件或者访问数据的机械驱动机制。不用驱动机制使得这些便携式固态存储器器件比那些例如磁盘和CD-ROM的表面存储器件更加紧凑。
众所周知，便携式器件如数码照相机是用于以数字格式获得图像并处理/存储这些图像。一般的，像数码照相机这样的器件通过镜头将图像集中于如电荷耦合器件(CCD)或MOS类图像照相元件的图像传感器的表面上。图像传感器件将光学图像转换为图像的电信号表示。然后，通过A/D转换器将这些电信号数字化。其后，可以处理该图像以优化该图像的视觉方面并存储该图像于闪速存储器上。在例如授予Misawa的美国专利No.6,208,380 B1中公开了一种常规的数码照相机，该专利在此以参考的方式全部并入本文。
从数码照相机下载图像至例如PC的主机平台做进一步的处理、观看、打印等是公知的。然而，很多数码照相机制造商在照相机和主计算机之间的物理界面上，和/或在照相机内图像的生成和存储中使用专有的标准。使用专有标准的结果是，在主机平台上需要专有的硬件和/或软件以便从照相机下载数码图像至主机平台进行处理。例如，授予Hashimoto等人的美国专利No.6,111,604公开了一种系统，用于将数码照相机连接至主计算机并将图像信号从照相机内转换至与主机平台兼容的格式。
发明内容
因此本发明的一个优点是，提供了用于获取图像和/或音频信息并存储该信息于便携式存储介质中的一种方法和系统。
本发明的另一个优点是提供了用于从与通用串行总线(USB)标准兼容的器件下载图像和(或)音频信息的一种方法和系统。
本发明又一个优点是提供了将图像和/或音频信息以与标准软件协议兼容的格式存储于像IBM公司的PC或苹果公司的Macintosh PC的一种方法和系统。
本发明提供了这些和其它的优点，在优选实施例中本发明涉及用于捕获图像和/或音频数据、处理该图像和/或音频数据，以及存储处理后的图像和/或音频数据的一种方法和系统。该系统包括具有用于捕获图像和/或音频数据的数码照相机的便携式器件、具有用于处理图像和/或音频数据的微处理器的集成电路和用于存储处理后的图像和/或音频数据的非易失性存储器。在优选实施例中，该非易失性存储器包含闪速存储器。
在优选实施例中，便携式器件与通用串行总线(USB)标准兼容并包括一个USB连接器。在这个实施例中，集成电路包括一个USB器件控制器，该控制器用于控制便携式器件和主机平台之间的通信。
作为一个优选实施例中的处理操作的一部分，数据被转换为能够被主机平台兼容和识别的标准的文件格式，其中便携式器件可以被连结至该主机平台。数据在被转换为标准的文件格式之后，就可以存储在非易失性存储器中，或直接上载至主机平台。存储静止图像数据的标准文件格式包括但不局限于JPEG、GIF和PICT II。存储连续视频和/或音频数据的标准文件格式包括但不局限于MPEG文件格式。
并入本申请文件并作为其一个组成部分的附图，举例说明了本发明的几个实施例，其与说明书一起，解释了本发明的原理。
图1A是一个方框图，图示说明了本发明的便携式器件的一个实施例的功能块及其说明性的操作结构。
图1B是一个方框图，图示说明了本发明的便携式器件的另一个实施例的功能块。
图2是依照本发明的一个实施例的，具有一个集成的数码照相机模块的便携式器件的正面透视图。
图3是本发明可替换实施例的正面透视图，其中通过软通信电缆与主机平台相连的便携式器件具有用于被容纳在主机平台USB端口中的USB兼容插头。
图4是本发明另一个可替换实施例的正面透视图，其具有直接与主机平台USB端口相连的便携式器件的集成电路部分，和通过软通信电缆与集成电路部分相连的便携式器件的数码照相机模块。
具体实施例方式
现在将参照图1A到4对本发明进行更全面的描述，在图中显示了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式实现而且不应该被解释为局限于这里所阐述的实施例；相反，之所以提出这些实施例是为了使得该公开完全并且完整地将本发明传达给本领域的技术人员。甚至，本发明想要包含这些实施例的替换、修改和等效物，这些将被包含在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。此外，在以下本发明的详细说明中，提出了许多具体的细节以便提供本发明的全面的理解。然而，本领域的普通技术人员应该清楚本发明可以在没有这些具体细节的情况下实现。在其它实例中，并未详细描述公知的方法、程序、部件和电路，以便不会没有必要地使本发明的各个方面难以理解。
图1A是一个方框图，图示了本发明便携式器件的一个实施例的功能块及其说明性的操作结构。图1A显示了便携式器件70与主机平台95相连接。在这个实施例中，主机平台95与位于便携式器件70中的电源电路80相连接。电源电路80从主机平台95得到动力并作为用于便携式器件70各部件的电源。可以理解，在可替换实施例中，便携式器件70可能包括它自己的机载(on-board)电源，因此使得便携式器件70的操作可以独立于主机平台。这样的记载电源在本领域中是公知的，并且可以包括例如可再充电的锂离子电池。
继续参照图1A，便携式器件70还包括集成电路10、闪速存储器20、易失存储器30和数码照相机模块50。集成电路10可以按常规方式实现为专用集成电路(ASIC)。在当前的优选实施例中，闪速存储器20可以具有8MB到512MB之间的存储能力，用于依照如下文所描述的本发明存储照相机模块50所产生的图像和/或音频数据。在一个实施例中，易失存储器30在集成电路30的外部并且可以包含动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。除了其它用途，易失存储器30可以用作用于依照本发明所获取的图像和/或音频数据的初始存储和分级(staging)区域。集成电路10包含微处理器11，其在一个实施例中是RISC处理器。
继续参照图1A，集成电路10还包括便于集成电路10和其它部件如易失存储器30之间进行通信的总线接口13。集成电路10还包括用于控制访问闪速存储器20的闪速控制器14。此外，在当前的优选实施例中，便携式器件70与通用串行总线(USB)标准兼容并且包括一个USB连接器(未示出)。在这个实施例中，集成电路10也包括一个USB器件控制器15，其用于控制便携式器件70和主机平台95之间的通信，例如一个其中具有USB主机控制器93的USB兼容的个人计算机(PC)。
再继续参照图1A，集成电路10也包括易失存储器16和非易失性存储器17。在优选实施例中，易失存储器16是一个随机存取存储器(RAM)，其用作微处理器11的在其操作过程中的工作存储器。非易失性存储器17在这个实施例中是只读存储器(ROM)并可以被用于存储执行便携式器件70的各种功能的固件。集成电路10还包括JPEG编解码器(CODEC)12，其用于依照各种已知图像文件格式压缩算法中任一算法来压缩图像数据。这些文件格式算法包括联合图象专家组(JPEG)文件格式、可交换的图象(GIF)文件格式和PIC II文件格式(用于苹果公司的Macintosh计算机)。如果数据包含视频图像和音频数据(下面将解释)，那么数据将依照运动图象专家组(MPEG)文件格式被压缩。图像数据压缩到的程度可以由操作员例如通过使用下面将要描述的数码照相机模块50中的操作员控制面板68进行选择。在一个实施例中，压缩数据经由RAM 16发送，然后通过USB器件控制器15到达主机平台95。在另一实施例中，压缩数据则是经由RAM 16发送，然后通过闪速存储器控制器14到达用于存储的闪速存储器20。
另外，集成电路10包括任选的纠错(ECC)引擎19，用于执行便携式器件70操作期间的各种纠错任务。应该理解的是ECC引擎19很好的适合于本发明范围内的各种实现方式。例如，ECC引擎19能通过软件(例如存储在非易失性存储器内的固件)来实现，作为微处理器11的一部分，或是与微处理器11分离出来的一个处理器单元。
照相机模块50的内部部件为常规设计。通常，通过光学透镜54将图像聚焦在图像传感器件52的表面上。图像传感器件52可以是电荷耦合器件(CCD)或者MOS型图像照相元件。对于想要获取超出可见光光谱的图像的照相机实施例来说，作为选择也可以是红外(IR)传感器件或紫外(UV)传感器件。从图像传感器件52接收到的模拟原始图像数据被传递至模拟处理电路56，该模拟处理电路56可包括CDS钳位电路(cramp circuit)、增益调节电路、色平衡电路和各种其它的用于执行公知的图像检验和图像增强功能。来自模拟处理电路56的输出通过A/D转换器58被数字化并被传递至用于如下文中解释的处理的数字图像处理电路60。
CCD由CCD驱动器62驱动，该驱动器通过用已知方式由定时发生器64生成的定时信号与模拟处理器件56和A/D转换器58同步。定时发生器64由照相机微处理器66控制。照相机模块50还可以包括操作员控制面板68，其允许照相机操作员在照相机模块的各种模式和功能之间手动进行选择，这些模式和功能包括例如图像分辨率、图像放大率、静止帧或连续视频等等。操作员选择的模式和功能从控制面板68传达至照相机微处理器66。来自微处理器66的信息也被传达至控制面板68用于在面板68上的LCD(没有显示)上向操作员显示，例如存储器中可利用空间的量和电池充电状态。微处理器66也执行传达至操作员控制面板68的监控功能。例如，在以上描述的照相机模块部件的任何一个的操作中出现错误的情况下，微处理器66能够使错误消息显示在面板68的LCD上。操作员控制面板68还可以包括用于激活以上描述的图像捕获操作的图像获取按钮(未示出)。
本领域的技术人员应该理解照相机模块50可以捕获静止图像和/或连续视频。对于照相机模块50捕获连续视频的实施例而言，模块50还可以包括声音数字转换器电路(未示出)用于数字化由模块50中的麦克风记录的声音。与每一图像关联的数字化声音数据可以与数字化的图像信息一起被存储在闪速存储器20中。如本领域所公知的，存储的数字图像数据可以用相应的数字化声音数据的地址来标记，使得在回放时图像和声音可以一起出现。
可以理解以上描述仅仅是通过举例的方式所进行的，在本发明的实施例中，照相机模块50包括多种其它的和/或可选择的已知部件和特性。这些公知的附加和/或可选择部件和特征中的一些在下列的美国专利中描述，这些美国专利中的每一个以参考的方式整体并入本文授予Yamada等人的美国专利No.6,239,873 B1；授予Misawa的美国专利No.6,208,380 B1；授予Anderson的美国专利No.6,031,964；授予Manabe的美国专利No.5,859,666；授予Watanabe的美国专利No.5,528,293。
数字图像处理电路60从模拟处理电路56和A/D转换器58接收数字化的图像信息，并处理该图像以使其能够以与主机平台95兼容的格式被存储在集成电路10的闪速存储器20中。通过以与主机平台兼容的格式(例如，在主机平台运行在Windows操作系统上的情况下以Windows FAT格式)存储该图像数据，本发明消除了主机平台上的专有软件接口的需要，进一步增强了本发明的用户友好性。如本领域所公知的，数字处理电路60可以包括诸如例如亮度信号生成电路、色差信号生成电路和伽马校正电路等处理电路，诸如在前文中并入本文的美国专利No.6,208380中所描述的。进一步考虑数字处理电路60在本发明范围内可以实现为软件(例如固件)或硬件(例如处理器/处理器模块)。
一旦图像和/或音频数据通过数字处理电路60被格式化，数据将会被传送至集成电路10以进行上面描述的压缩和存储。在优选实施例中，数字处理电路60通过作为缓冲器的易失存储器30发送格式化图像数据至集成电路10。集成电路10的JPEG CODEC 12从易失存储器30接收图像数据并执行任何必要的压缩。如上面描述的在照相机模块50中的数字处理电路60进行的数据的处理允许图像和/或音频数据以一种被主机平台95认可并与之兼容的格式被存储。因此，当便携式器件70安装至主机平台95的USB端口中并且当数据是以与主计算机95兼容的文件格式被存储的时候，在主机平台95上不需要任何专有的硬件或软件来下载和处理从便携式器件70至主机平台95的图像或音频数据。应该理解，在将数据格式化为标准格式之后，数据或者是可以存储在如上描述的闪速存储器20中，或者是可以直接上载至主机平台95用以回放、进一步处理或存储在主机平台的存储器内。
下面参照图1B，其是一个方框图，图示了本发明便携式器件其它实施例的功能块。在这个实施例中，便携式器件170与USB标准兼容并包括了如图1B所示的与主机平台195的USB主机控制器193相连接的USB插头118。任选地，便携式器件170还包括与USB插头118相连接的附加的USB端口162。USB端口162作为一种便利的特性而提供，其可以被用作通过便携式器件170将其它USB兼容器件(一个或多个)连接至该USB。在这个实施例中，便携式器件170还包括USB器件控制器115，其用来控制通过USB主机控制器193的便携式器件170和主机平台195之间的通信。便携式器件170还包含集成电路110、闪速存储器120、易失存储器130和照相机模块150。集成电路110可以按常规方式实现为ASIC。在一个实施例中，易失存储器130包含DRAM或SRAM，其作为初始存储区域用来存储依照本发明捕获的图像和/或音频数据。
继续参照图1B，集成电路110包括微处理器111，优选地，该微处理器111是RISC处理器。集成电路110还包括用于控制访问闪速存储器120的闪速控制器114和用于控制访问易失存储器130的存储器控制器133。集成电路110还包括易失存储器116和非易失性存储器117。优选地，易失存储器116包括RAM，其用于在用作微处理器111操作期间的工作存储器，而非易失性存储器117包括用于存储执行便携式器件170各种功能的固件的ROM。应该理解，在本发明的可替换实施例中，这样的固件可以存储在主机平台内的非易失性存储器中而不是存储在便携式器件170中。集成电路110还包括JPEGCODEC 112，用于依照各种公知图像文件格式压缩算法，如JPEG文件格式、GIF文件格式和PICT II文件格式来压缩图像数据。如果数据包含了视频图像和音频数据，那么就可以依照MPEG文件格式压缩该数据。数据压缩的程度可以由操作员通过如以下将要解释的数码照相机模块150中的用户接口来选择。在一个实施例中，压缩数据经由RAM 116来传送，然后通过USB器件控制器115到达主机平台195。在另一个实施例中，压缩数据经由RAM 116来传送，然后通过闪速控制器114到达用于存储的闪速存储器120。
另外，集成电路110包括任选的纠错(ECC)引擎119，其用于执行便携式器件170操作期间的各种纠错任务。应该理解的是ECC引擎119在本发明范围内可以实现为软件(例如固件)或硬件(例如处理器/处理器模块)。
在当前如图1B所示的优选实施例中，微处理器111控制便携式器件170的各种部件，包括闪速控制器114、USB器件控制器115、RAM116、ROM 117(和其中存储的固件代码的执行)、JPEG CODEC 112、ECC引擎119和存储器控制器133。在这个实施例中，便携式器件170还包括一个写保护开关140，其触发微处理器111以禁止在激活时对闪速存储器120的读和写访问。
图1B实施例中的照相机模块150如图1A实施例中的照相机模块50那样操作，其中类似的元件具有图1B中的参照标号递增100的参考标号。
下面参照图2，依照本发明一个实施例的便携式存储器件和数码照相机的一个正面透视图。在图2中，图示了便携式器件170和从其前端突出的USB连接器118。图中示出了照相机模块150在结构上以单一结构与便携式器件170集成。图中还示出了光学透镜154、图像捕获按钮169和写保护开关140。在这个实施例中，USB连接器直接与主机平台195的USB端口相连。
在图3的正面透视图中所示的本发明的可替换实施例中，便携式器件370可以通过软通信电缆342与主机平台395相连接，其中该软通信电缆在其末端具有USB插头318，用于被容纳在主机平台395的USB端口中。这使得图像和/或音频数据的捕获更加灵活。
在图4的正面透视图中所示的本发明的另一个可替换实施例中，便携式器件470的集成电路部分410可以直接与主机平台495的USB端口相连接，并且便携式器件470的数码照相机模块450可以通过软通信电缆444与集成电路部分410连接。这个实施例在图像和/或音频数据的获取方面也提供了高度的灵活性。
在前面已经并入本文并且被受让给本申请的所有者的名称为“APORTABLE DEVICE HAVING BIOMETRICS-BASEDAUTHENTICATION CAPABILITIES”(具有基于生物测定学鉴定能力的便携式器件)的美国专利申请序列号No.09/898,365(“365申请”)，描述了一种便携式存储器件，其中存储器仅在正确鉴别操作者之后方可访问。特别的，在“365申请”中叙述的发明接受识别信息，例如指纹，其可以被数字化并与存储在存储器中的识别模板相比较。
在可替换实施例中，依照本发明上面描述的便携式器件70可以操作以接受识别信息用于如“365申请”中描述的鉴别的目的。特别的，在初始配置过程期间，一唯一的图像，诸如例如操作员的脸，如上面描述的被照相机模块50捕获。该图像，或是该图像选择的部分被数字化、处理并作为模板被存储在闪速存储器20的保留区中。可替换地，被存储的模板可以是音频数据。
之后，在访问闪速存储器20被允许之前，照相机模块50接受如上所述被数字化和处理的图像和/或音频信息。然后该数字图像和/或音频信息的某些或全部与所存储的图像和/或音频模板进行比较。只有在确认了输入图像和/或音频信息与闪速存储器20中的匹配之后才许可对闪速存储器和/或主机平台中的信息的访问。
在另一个可替换实施例中，一绘画模板可以被存储在闪速存储器20的保留区中，并被增加至由便携式器件70所捕获的图像。这样的绘画模板可包括边界、背景和文字。图像可以在具有或者不具有增加的绘画模板的情况下存储在闪速存储20中。
在本发明的又一实施例中，便携式器件70可以被用作扫描仪，接收图像然后如上所述将该图像存储在存储器中。这样一个实施例可以利用公知的光学字符识别(OCR)算法来接收包括文字的图像，然后将图像翻译为可以被常规的文字处理程序识别的文本文件。这样的OCR算法可以驻留在闪速存储器20的保留区中。
虽然这里本发明的优选实施例被描述为使用闪速存储器作为存储介质，但应该理解的是，其它类型的非易失性存储器，如铁电随机存取存储器(FRAM)或磁随机存取存储器(MRAM)，也能在本发明的范围内使用。另外，虽然这里优选实施例被描述为与USB标准兼容，但本发明的便携式器件没有规定被限制于此。相反，本发明意图包括支持其它通信协议和/或总线标准如IEEE 1394(“Firewire”(火线))标准的便携式器件。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应该理解，现在和将来，都可以做出落入随后的权利要求范围内的改进和增强。这些权利要求应该被解释为，为这里首度公开的本发明提供了适当的保护。
权利要求
1.一种能与主机平台一起操作的便携式器件，该便携式器件包括用于将该便携式器件连接至该主机平台的串行总线的连接器件；与所述连接器件通信的非易失性存储器；数码照相机，与所述非易失性存储器整体地形成，用于捕获图像和/或音频信息，所述非易失性存储器能够存储所述图像和/或音频信息；以及微处理器，用于至少部分地以一种与所述主机平台兼容的标准的图像和/或音频文件格式对所述图像和/或音频信息进行格式化。
2.如权利要求1所述的便携式器件，所述非易失性存储器包括闪速存储器。
3.如权利要求1所述的便携式器件，所述连接器件能够连接至所述主机平台的USB端口。
4.如权利要求1所述的便携式器件，所述标准的图像和/或音频文件格式包括JPEG文件格式。
5.如权利要求1所述的便携式器件，所述标准的图像和/或音频文件格式包括GIF文件格式。
6.如权利要求1所述的便携式器件，所述标准的图像和/或音频文件格式包括PICT II文件格式。
7.如权利要求1所述的便携式器件，所述标准的图像和/或音频文件格式包括MPEG文件格式。
8.如权利要求1所述的便携式器件，还包括电源电路，用于从所述主机平台接收电力并将所述电力提供给所述便携式器件的部件。
9.如权利要求1所述的便携式器件，还包括电源，用于向所述便携式器件的部件提供电力。
10.一种能与主机平台一起操作的便携式器件，该便携式器件包括用于将所述便携式器件连接至所述主机平台的串行总线的连接器件；与所述连接器件通信的非易失性存储器；用于捕获图像和/或音频信息的数码照相机，所述非易失性存储器能够存储所述图像和/或音频信息；用于将所述数码照相机连接至所述非易失性存储器的软通信电缆，所述软通信电缆允许所述数码照相机相对于所述非易失性存储器移动。
11.如权利要求10所述的便携式器件，还包括一微处理器，用于至少部分地以一种与主机平台兼容的标准的图像和/或音频文件格式对所述图像和/或音频信息进行格式化。
12.一种捕获图像和/或音频信息并将该图像和/或音频信息上载至主机平台的方法，包括以下步骤(a)捕获图像和/或音频数据；(b)将在所述步骤(a)中捕获的所述图像和/或音频数据数字化；(c)将在所述步骤(b)中数字化的所述图像和/或音频数据处理成与主机平台兼容的格式；以及(d)通过到主机平台的串行端口的连接上载所述图像和/或音频数据至主机平台。
13.如权利要求12所述的捕获图像和/或音频信息的方法，还包括将所述图像和/或音频数据存储在一易失存储器中的步骤(e)。
14.一种对企图访问存储介质上的信息的操作员进行鉴别的方法，包括以下步骤(a)通过数码照相机捕获图像和/或音频识别数据；(b)将至少部分所述图像和/或音频数据与存储器中存储的模板进行比较；以及(c)如果在所述步骤(b)的比较之后，图像和/或音频识别数据与存储的模板匹配，则允许访问信息。
全文摘要
本发明公开了一种能够捕获图像和/或音频数据、处理该图像和/或音频数据以及存储这些处理后的图像和/或音频数据的系统和方法。该系统包括具有用于捕获图像和/或音频数据的数码照相机的便携式器件，具有用于处理图像和/或音频数据的微处理器的集成电路和用于存储处理后的图像和/或音频数据的非易失性存储器。作为优选实施例中的处理操作的一部分，数据被转换为主机平台所兼容并且能够被主机平台识别的标准的文件格式，其中该便携式器件就可以被连结至该主机平台。在被转换为标准的文件格式后，数据可以存储在非易失性存储器中，或直接上载至主机平台。
文档编号G06F13/12GK1628348SQ02828692
公开日2005年6月15日 申请日期2002年2月7日 优先权日2002年2月7日
发明者符廷彬, 关文光 申请人:特科2000国际有限公司