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利用FPGA实现摄像机传感器接口

首页:图像传感器可以说是数字摄像机和惯性相机中视频和静止图像处理线的最重要的部分。 没有传感器,没有图像信号就可以展开处理。 众所周知传感器是所谓的标准化。 在使用的方案中,将红外线或红外光切换为电信号的方式和将红外线或红外光切换为电信号的方式不同。

特别是在该信号离开该芯片之前,用于该信号的编码和传输(有时)方式。 通过对传感器内部的寄存器进行编程,调整增益、曝光时间、传感器模式(线性、HDR等)、传感器图像坐标等。 低(或长)动态范围(HDR/WDR )等构建同样功能的方法,例如通过位于同一PCB上的多个传感器,对同一图像帧进行多次曝光等。

这些传感器制造商使用的模块使这些电子图像信号远离传感器,转移到下游的处理逻辑。 FPGA可以获得无成本效益、尺寸非常小的可编程逻辑平台,将信号从不同的图像传感器模块精彩地切换为数字信号,提供给下游的逻辑展开处理。 FPGA获得了经济高效的可编程机制,支持环境的各种信号编码方式、寄存器管理方式和传感器模块,为不同类型的传感器获得可编程反对。 图像传感器技术被用作将红外线转换为电信号的基本技术,因此图像传感器可以分为两类。

这些是CCD (电荷耦合器件)传感器和CMOS (规则的金属氧化物半导体)传感器。 迄今为止,出货量最少的图像传感器是CMOS传感器。 本文只关注CMOS传感器模块。 典型的图像传感器在视频处理链中的应用如图1右图所示。

现在有几家著名的图像传感器制造商,包括Aptina、OMIVISION技术、索尼、三星、松下、东芝和Altasens。 如上所述,传感器制造商具备作为展开处理的一系列模块,该展开处理将远离该芯片的图像信号传送到下游逻辑。 非常广泛的是根据同一传感器制造商必须从芯片中提取的数据量在不同的模块中使用。

例如,具有兆像素分辨率的现代传感器必须以等价的循环时间爆炸比只具有VGA级分辨率的传感器少得多的数据。 像低动态范围(HDR )这样的拒绝必须减少数据量,从每个图像帧的图像传感器读取数据,但是为了反对平滑且低延迟的高质量视频,必须在等价的时间从传感器芯片中提取帧数图像传感器模块的发展到目前为止,如图2右图所示,所有的传感器都可以连接到段LVCMOS模块。 传感器分辨率和帧率已经上升到一个级别,此时传统的主流CMOS并行接口已经无法处理拒绝的比特率。 兆像素传感器的诞生,导致了更高速的市场需求激增,HDR和反对更高帧率、新型、更高速传感器的市场需求被用于使用不同的模块解决段LVCMOS的局限性。

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例如,索尼和松下用于分段子LVDS模块,OmniVision用于MIPI或串行LVDS。 另一个例子是为了反对更高带宽的市场需求,AptinaImaging已经推出了被称为HiSPi (高速串行像素模块)的高速串行接口。 HiSPi模块在1到4个串行数据通道和1个时钟地下通道上工作。

各信号是子LVDS差动信号,以0.9V的共模电压为中心。 各地下通道可以在700Mbps以上运营。

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