cmos圖像傳感器與ccd相比，由于能將時(shí)序處理電路和圖像信號的前端放大與數(shù)字化部分集成于一個(gè)芯片內(nèi)，因此，他的發(fā)展一直受到業(yè)界的高度重視�，F(xiàn)在，隨著技術(shù)與工藝的發(fā)展，cmos圖像傳感器不僅在噪聲上得到了有效改善，而且分辨率也已得到了明顯提高。一般的彩色cmos圖像傳感器都能達(dá)到幾十萬象素，好的cmos圖像傳感器甚至能達(dá)到300萬象素以上。因此，cmos圖像傳感器將以其低廉的價(jià)格、實(shí)用的圖像質(zhì)量、高集成度和相對較少的功耗，在視頻監(jiān)控、多媒體領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

1 0v7648的基本結(jié)構(gòu)

ov7648是美國omnivision公司開發(fā)的cmos彩色圖像傳感器芯片，該芯片將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，該芯片運(yùn)用專有的傳感器技術(shù)，能夠消除普通的光電干擾，例如噪聲、燈光閃爍等，輸出清晰、穩(wěn)定的彩色圖像。其性能特點(diǎn)有：

(1)單芯片1／4尺寸。
(2)2．5v操作電壓。
(3)i'c控制，標(biāo)準(zhǔn)sccb接口。
(4)開窗功能，局部圖像輸出。
(5)視頻信號輸出：rgb／rawrgb／yuv／ycbcr。
(6)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。
(7)圖像質(zhì)量控制，包括顏色飽和度、銳度、伽馬校正等。

圖1是ov7648的基本結(jié)構(gòu)圖。

圖像象素陣列 ov7648具有640x480的象素陣列大小，即307 200象素。還有12列、6行可供選擇。

時(shí)序發(fā)生器 控制以下功能：象素陣列控制和幀產(chǎn)生(vag，qvga輸出)；內(nèi)部時(shí)鐘信號產(chǎn)生和分配；幀率時(shí)序；自動(dòng)曝光控制；外部時(shí)序(垂直同步信號vsync，水平參考信號href和象素時(shí)鐘pclk)輸出以便外部電路讀取圖像。

模擬信號處理模塊 自動(dòng)增益控制；自動(dòng)白平衡；圖像質(zhì)量(顏色飽和度、銳度、色調(diào)、伽馬等)控制。

a／d轉(zhuǎn)換 經(jīng)過模擬處理模塊后，數(shù)據(jù)通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)分兩路進(jìn)行a／d轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速率為12mhz，與象素速率完全同步。

輸出格式控制 發(fā)送圖像前，控制輸出數(shù)據(jù)格式。

數(shù)字視頻端口 增加驅(qū)動(dòng)電流和調(diào)節(jié)負(fù)荷。

sccb接口 ov7648的寄存器和許多功能通過

sccb高速串行接口(sioc，siod)進(jìn)行操作，包括曝光控制、白平衡、增益、飽和度等。

2.0v7648的編程功能
ov7648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、伽馬校正等均可通過對芯片內(nèi)部寄存器的讀寫進(jìn)行設(shè)置。芯片內(nèi)共有128個(gè)寄存器，其中82個(gè)廠家保留，5個(gè)只讀，包括產(chǎn)品id、制造商id等，余下的41個(gè)由用戶根據(jù)需要通過sccb接口設(shè)置，是可讀寫的。由于寄存器的數(shù)目多，下面對這41個(gè)寄存器做簡要介紹。

地址號為oo的寄存器為增益控制，如果agc(自動(dòng)增益控制)允許，內(nèi)部控制電路將最佳增益存儲(chǔ)在該寄存器中。如果agc禁止，寄存器存儲(chǔ)缺省值00。

地址號為01，02，05的寄存器為白平衡控制，分別存儲(chǔ)白平衡控制的當(dāng)前藍(lán)通道、紅通道設(shè)置值和藍(lán)／紅通道前端放大增益設(shè)置值。

地址號為7e，7f，80的寄存器為曝光控制，分別對應(yīng)y／g，r／v，b／u通道。

地址號為24的寄存器是agc／aec穩(wěn)態(tài)操作的上限，缺省值是10；地址號為25的寄存器是agc／aec穩(wěn)態(tài)操作的下限，缺省值是8a。 地址號為03，04的寄存器控制圖像格式。 地址號為11，lb，2b，72，?3的寄存器控制數(shù)據(jù)格式，可對象素、幀率等進(jìn)行設(shè)置。

地址號為06的寄存器進(jìn)行亮度設(shè)置。

地址號為10的寄存器控制曝光值。

地址號為17，18，19，la，1f，2a的寄存器控制輸出格式，包括水平幀率、垂直幀率、rgb格式等。

地址號為6c，6d，6e的寄存器補(bǔ)償r，g，b通道的色度亮度干擾。

地址號為12，13等14個(gè)寄存器為雜項(xiàng)控制寄存器，負(fù)責(zé)設(shè)置伽馬校正、圖像象素、白平衡、曝光、背景光補(bǔ)償、圖像銳化等功能。

3 數(shù)字圖像的輸出
，
ov7648的數(shù)據(jù)輸出格式是bayer原始數(shù)據(jù)輸出格式。其一般格式為：
奇數(shù)掃描行 rgrg……
偶數(shù)掃描行 gbgb……

根據(jù)人眼對彩色的響應(yīng)帶寬不高的大面積著色特點(diǎn)，每個(gè)象素沒有必要同時(shí)輸出3種顏色。因此，數(shù)據(jù)采樣時(shí)，奇數(shù)掃描行的第1，2，3，4，…象素分別采樣和輸出r，g，r，g，…數(shù)據(jù)；偶數(shù)掃描行的第1，2，3，4，…象素分別采樣和輸出g，b，g，b，…數(shù)據(jù)。在實(shí)際處理時(shí)，每個(gè)象素的r，g，b信號由象素本身輸出的某一種顏色信號和相鄰象素輸出的其他顏色信號構(gòu)成。這種采樣方式在基本不降低圖像質(zhì)量的同時(shí)，可以將采樣頻率降低60％以上。圖2是ov7648的rgb565的輸出時(shí)序圖。

由于cmos光傳感單元對3種顏色的響應(yīng)靈敏度是完全不同的，而且是非線性的，與亮度、增益及本身的材料相關(guān)。因此圖像傳感器的原始數(shù)據(jù)要進(jìn)行顏色校