解析車(chē)載低端圖像數(shù)據(jù)采集壓縮存儲(chǔ)及傳輸系統(tǒng)

該圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有集成度高、傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)常規(guī)圖像監(jiān)視系統(tǒng)的缺點(diǎn)，可望在低端的視頻圖像領(lǐng)域(如便攜式圖像系統(tǒng))填補(bǔ)空白。
CMOS彩色圖像傳感器OV7620將CMOS光感應(yīng)核與外圍支持電路集成在一起，具有可編程控制與視頻模/數(shù)混合輸出等功能，能夠消除噪聲、燈光閃爍等光電干擾，輸出清晰、穩(wěn)定的彩色圖像。OV7620的功能特點(diǎn)包括：?jiǎn)涡酒?/3寸鏡頭，最大664×492像素分辨；I2C控制，標(biāo)準(zhǔn)SCCB接口；開(kāi)窗功能，局部圖像輸出；輸出RGB/RawRGB/YCbCr視頻信號(hào)；自動(dòng)曝光控制/自動(dòng)白平衡/自動(dòng)增益控制/自動(dòng)亮度控制；圖像質(zhì)量控制，包括顏色飽和度、銳度、伽馬校正等。
如圖1是OV7620的內(nèi)部框圖，視頻圖像采集以后，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和控制處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)輸出，視頻的控制時(shí)序由時(shí)序產(chǎn)生電路來(lái)生成，對(duì)外輸出的數(shù)字信號(hào)為圖像數(shù)據(jù)Y[7:0]和UV[7:0]。定時(shí)信號(hào)包括圖像時(shí)鐘PCLK、奇偶場(chǎng)信號(hào)FODD、行同步CHSYN、有效像素HREF、場(chǎng)同步VSYNC。由于它采用I2C的標(biāo)準(zhǔn)SCCB控制，可以采用單片機(jī)模擬SCCB總線(xiàn)，對(duì)圖像幀頻、曝光時(shí)間、增益控制、伽馬校正等進(jìn)行控制，還可以預(yù)設(shè)圖像的分辨率、采集區(qū)域等。

JPEG編解碼芯片ZR36060是專(zhuān)為視頻采集與編輯應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮，其內(nèi)部框圖如圖2所示。在進(jìn)行壓縮時(shí)，ZR36060接受YUV4:2:2數(shù)字視頻信號(hào)，將其編碼為JPEG碼流輸出；在解壓縮時(shí)，ZR36060接受JPEG碼流，將其解碼為YUV4:2:2數(shù)字視頻信號(hào)輸出?！?br />ZR36060具有以下特點(diǎn)：視頻壓縮和擴(kuò)展功能，對(duì)像素塊和CCIR視頻信號(hào)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)25～30幀/秒的壓縮；靈活的數(shù)據(jù)接口，支持三種YUV視頻接口模式，即8位主模式、16位從模式和8位從模式；提供同步主模式和同步從模式兩種視頻同步方式，前者是芯片內(nèi)部產(chǎn)生所有的定時(shí)信號(hào)，后者則是芯片自己同步于一個(gè)外部的視頻源；3種不同的比特率控制模式用于靜止和運(yùn)動(dòng)視頻的壓縮；可以和多種常用視頻解碼器實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
由于視頻圖像文件的數(shù)據(jù)量非常大，一副沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮的8級(jí)灰度黑白視頻圖像的大小為664×492＝327KB。如果不對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，其占用Flash存儲(chǔ)器的空間將非常大。因而利用ZR36060的特點(diǎn)以及可以很方便地進(jìn)行設(shè)置的特點(diǎn)，在本視頻采集設(shè)備上采用了該芯片。
AN2131QC是Cypress公司開(kāi)發(fā)的USB1.1協(xié)議的單片機(jī)，可以非常方便地開(kāi)發(fā)USB外設(shè)。AN2131QC具有51單片機(jī)的所有特點(diǎn)，而且速度更快，可以使用51單片機(jī)的通用指令集。采用EZ－USB芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)需考慮端點(diǎn)數(shù)量、緩沖區(qū)尺寸和傳輸速度的限制。每個(gè)芯片內(nèi)嵌一個(gè)EZ—USB核，能處理絕大多數(shù)USB事務(wù)，大大簡(jiǎn)化了程序代碼，加速了開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

如圖3所示，整個(gè)圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)由采集、壓縮、存儲(chǔ)、傳輸幾個(gè)部分組成。OV7620的設(shè)定是通過(guò)基于圖像的數(shù)碼相機(jī)串行總線(xiàn)SCCB，在AN2131單片機(jī)中不能直接產(chǎn)生控制信號(hào)，所以必須利用AN2131QC的兩個(gè)引腳進(jìn)行模擬，圖4所示是其讀寫(xiě)傳輸?shù)臅r(shí)序。為了節(jié)省空間，將OV7620的輸出方式設(shè)定為16位視頻總線(xiàn)，但只取其中[Y7：0]的灰度圖像數(shù)據(jù)、采集視頻的同步和圖像時(shí)鐘送往ZR36060。