關(guān)鍵詞：cmos圖像傳感器；ov5017；計(jì)算機(jī)并口；圖像采集

1　引言

圖像采集是數(shù)字圖像處理、圖像識(shí)別的基礎(chǔ)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。傳統(tǒng)的圖像采集是采用圖像采集卡或視霸卡將ccd攝像機(jī)的模擬視頻信號(hào)經(jīng)a／d采集、存儲(chǔ)后送計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。這種方法使用普遍，技術(shù)比較成熟，但也存在一些問(wèn)題。首先，ccd攝像機(jī)的輸出已轉(zhuǎn)換為模擬的ntsc或pal制式并以svideo或混合視頻信號(hào)方式輸出，這樣采集卡的采樣點(diǎn)在輸出時(shí)序上很難與攝像機(jī)的象素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，造成數(shù)字化后的視頻圖像質(zhì)量損失較大，圖像分辨率也受制式限制。其次，這種方法的硬件電路復(fù)雜、成本較高，不利于推廣和普及使用。

cmos圖像傳感器是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型固體圖像傳感器，由于采用了相同的cmos工藝，因此可以將象素陣列與驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路集成在同一塊芯片上。而且，現(xiàn)在越來(lái)越多的cmos圖像傳感器芯片將a／d集成進(jìn)去，因此除了模擬視頻輸出外，還可直接輸出數(shù)字視頻信號(hào)和同步信號(hào)。這樣，利用cmos圖像傳感器構(gòu)成圖像采集系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)圖像采集卡的a／d就沒有必要了，而僅需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐贰Ｓ捎趫D像數(shù)據(jù)量比較大，必須選用可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳送的接口。pc機(jī)并口的數(shù)據(jù)傳輸速率最大可達(dá)2 mb／s，使用和編程控制也方便，作為圖像采集的接口是合適的。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正是基于這種思 路，圖像數(shù)據(jù)源選用有數(shù)字視頻輸出的cmos圖像傳感器ov5017，pc機(jī)通過(guò)并口對(duì)ov5017進(jìn)行圖像采集和控制。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完整的圖像采集功能，在此基礎(chǔ)上通過(guò)在pc機(jī)上編寫相應(yīng)軟件可完成后續(xù)的圖像處理和識(shí)別功能。本文先介紹ov5017和pc機(jī)并口，然后給出整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。

2　cmos圖像傳感器ov5017

2．1　ov5017的基本性能

ov5017是美國(guó)omnivision公司開發(fā)的cmos黑白圖像傳感器芯片，該芯片將cmos傳感器技術(shù)與數(shù)字接口組合，用于視頻圖像應(yīng)用。ov5017芯片的基本參數(shù)為：

（1）單片1／4in視頻圖像傳感器，48pin，逐行掃描，內(nèi)置8 b a／d。

（2）圖像尺寸4．2 mm×3．2 mm，象素尺寸11μm×11μm，象素?cái)?shù)384×288

（3）幀頻50～0．5 hz，曝光設(shè)定：1～1／100幀。

（4）信噪比（s／n）＞42 db。

（5）幀頻50 hz、焦距1．4時(shí)，最小照度為0．5 lx。

ov5017輸出模擬視頻信號(hào)，格式為逐行掃描。ov5017內(nèi)部嵌入了一個(gè)8 b的a／d，因而可以同步輸出8 b的數(shù)字視頻流d7～d0。在輸出數(shù)字視頻流的同時(shí)，還提供象素時(shí)鐘pclk、水平參考信號(hào)href、垂直同步信號(hào)vsync，便于外部電路同步讀取圖像。

2.2　ov5017的編程功能　

ov5017具有豐富的編程控制功能，其圖像幀頻、曝光時(shí)間、增益控制、gamma校正、圖像開窗等均可通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部寄存器的讀寫進(jìn)行設(shè)置。芯片內(nèi)部有11個(gè)8 b寄存器，通過(guò)對(duì)地址線a3～a0的設(shè)置來(lái)選擇寄存器，通過(guò)讀寫數(shù)據(jù)線d7～d0來(lái)讀取或設(shè)置寄存器。在對(duì)寄存器進(jìn)行讀（或?qū)懀⿻r(shí)，應(yīng)使片選csb與輸出使能oeb（或?qū)懯鼓躻eb）有效。

在本系統(tǒng)中需設(shè)置的寄存器有2個(gè)。地址號(hào)10xx的寄存器為視頻數(shù)據(jù)端口vport，他是只讀的，當(dāng)選中并讀取他時(shí)，芯片向外輸出數(shù)字視頻流。地址號(hào)0100的寄存器為幀頻控制寄存器frctl，他是讀寫的，幀頻可設(shè)置在50～0．5 hz之間。

2．3　數(shù)字圖像的輸出

數(shù)字視頻流的輸出必須通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)視頻數(shù)據(jù)端口vport的讀取才能實(shí)現(xiàn)。其步驟為：

（1）設(shè)置地址總線a3～a0為10xx；

（2）使能片選csb（置低電平）與輸出使能oeb（置低電平）。

則芯片輸出數(shù)字視頻流和vsync，href，pclk同步信號(hào)。

在計(jì)算機(jī)接口種類日新月異的今天，計(jì)算機(jī)并口作為一種傳統(tǒng)的接口，因?yàn)槠鋺?yīng)用的廣泛性和靈活性，仍然在設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。下面對(duì)pc機(jī)并口常用的數(shù)據(jù)傳輸模式和并口寄存器做一介紹。

3．1　并口常用的3種數(shù)據(jù)傳輸模式

（1）spp

早期pc機(jī)的并口是基于centrionics打印機(jī)接口設(shè)計(jì)的，他的數(shù)據(jù)口只能單向傳輸（pc輸出數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)輸入只能靠讀取4位的狀態(tài)口，數(shù)據(jù)傳輸速率最大不超過(guò)250 kb／s。這種標(biāo)準(zhǔn)被稱為標(biāo)準(zhǔn)并行接口（standardparallelport）。

（2）epp

epp（enhanced parallelport，增強(qiáng)型并行接口）協(xié)議最早是由intel，xicrom和zenith data system聯(lián)