基于CMOS圖像傳感器的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計
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用于產(chǎn)生行、場同步的Verilog代碼如下：
在VGA控制模塊中利用行同步計數(shù)和場同步計數(shù)定義視頻圖像顯示區(qū)域。對于不同的顯示分辨率，只需參考相應(yīng)的時序，修改代碼中的水平參數(shù)和垂直參數(shù)即可。由于VGA分辨率是640×480，而OV7670輸出圖像大小為320×240，將顯示器左上角區(qū)域作為視頻圖像顯示區(qū)域。在行同步計數(shù)和場同步計數(shù)均計數(shù)到視頻圖像顯示區(qū)域時，由VGA控制模塊產(chǎn)生讀FIFO信號，來讀取緩存在SRAM中的圖像數(shù)據(jù)進行顯示。
3 顯示效果及分析
本系統(tǒng)最終實現(xiàn)將OV7670采集到的視頻圖像在VGA顯示器上進行實時顯示，圖像顯示流暢，畫面質(zhì)量較好。顯示效果如圖6所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/159779.htm
圖像最終的顯示效果受多方面的影響，主要包括圖像傳感器的質(zhì)量、D／A轉(zhuǎn)換質(zhì)量、Verilog語言描述的FPGA硬件設(shè)計、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計幾方面。本系統(tǒng)中OV7670圖像傳感器采集速度30幀／s，有效像素30萬，靈敏度較高，適合低照度應(yīng)用。針對不同的應(yīng)用環(huán)境，可以通過修改OV7670控制寄存器的值來調(diào)整傳感器內(nèi)部圖像處理過程中的白平衡、飽和度、色度等來提升特定環(huán)境下的圖像質(zhì)量，但受限于圖像傳感器的有效像素，這種方式所提升的顯示質(zhì)量也是有限的。另外一個對圖像質(zhì)雖影響比較大的方面是圖像數(shù)據(jù)D／A轉(zhuǎn)換質(zhì)量。由FPGA輸出的圖像數(shù)據(jù)是數(shù)字信號，而VGA顯示器上的VGA接口接收的是模擬信號，必須經(jīng)過數(shù)字到模擬的信號轉(zhuǎn)換。
本系統(tǒng)采用權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)RGB565信號到VGA接口三基色信號轉(zhuǎn)換的電路，可基本滿足要求。在對圖像要求較高的場合，可采用專用的三通道視頻D／A轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，如ADI公司的ADV7125芯片等。另外，數(shù)字接口的發(fā)展為傳輸非壓縮的實時數(shù)字視頻提供了很好的支持。數(shù)字視頻接口DVI(Digital Video Interface)和高清晰度多媒體接口HDMI(High Definition Multimedia Interface)都可以替代模擬的VGA接口應(yīng)用到本系統(tǒng)中，從而能以低成本的專用電纜實現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的數(shù)字視頻信號傳輸。
4 結(jié)語
本視頻采集系統(tǒng)以FPGA為主控芯片，采用SRAM作為緩存，實現(xiàn)了對OV7670這款數(shù)字圖像傳感器的輸出視頻信號的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)緩存及視頻的最終顯示。隨著CMOS技術(shù)和工藝的飛速發(fā)展，CMOS圖像傳感器的數(shù)據(jù)吞吐量越來越大，分辨率越來越高，對于更高要求的應(yīng)用環(huán)境，可以采用更高速更高分辨率的CMOS圖像傳感器作為視頻信號源，可編程邏輯器件FPGA、各種存儲器如SRAM等也朝著高速化發(fā)展，使高分辨率、高速的視頻采集系統(tǒng)的實現(xiàn)和應(yīng)用成為可能。
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