雙模式數位相機的製作方法
2023-05-26 16:16:31 1
專利名稱：雙模式數位相機的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種新型的數位相機，它為採用VGA(視頻圖像陣列)和CIF(中解析度圖像格式)格式的雙模式數位相機，當相機工作於照相狀態時，可作為數位相機使用，當相機與計算機相連時，則具備電腦眼的全部功能。
背景技術：
近年來，隨著信息產業的迅猛發展，數位相機應運而生，相機業也向著無膠片化發展，一批批數位相機相繼面世，這方面典型的代表有美國的Kodak，日本的Canon、Epson等廠商。它們的產品各有特點，但大都採用了CCD(電荷耦合器件)器件作為圖像傳感器，外加控制電路構成數位相機。由於信號處理電路都採用CMOS(互補金屬-氧化物-半導體)工藝，無法與CCD器件在同一個晶片上實現集成，所以都是多片結構，系統構成複雜，設備龐大，價格昂貴，通用性差。
實用新型技術內容傳統的數位相機只有數位相機的照相和照片下載功能，不能連接在計算機上作為圖像輸入工具。電腦眼雖然可以連接在計算機上作為圖像輸入工具，但又不能脫離計算機來工作。
本實用新型既可單獨作為相機使用，又可以與計算機連接後作為電腦眼。它集圖像傳感、圖像數位化、圖像壓縮、圖像存儲和傳輸等功能於一體，可方便的將圖片傳送到計算機中，並能進行圖像實時採集，達到一機多用。CMOS晶片直接輸出標準格式的數位訊號，大大簡化了產品結構，降低了生產成本，提高了產品可靠性。
本實用新型採用CMOS視覺晶片作為圖像傳感器。CMOS圖像傳感器可以使圖像傳感電路與信號處理電路同時集成在一個晶片上，實現了單片結構。本實用新型主要由圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器和狀態顯示電路及與計算機相連的USB接口組成。圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、功能控制電路、存儲器和USB接口相連接，功能控制電路與狀態顯示電路相連接。
本實用新型獨立作為數位相機使用時，相機最高解析度可達VGA640×480，具備數位相機的功能，存儲圖片容量為20張(VGA)；而當通過USB接口與計算機相連後，它又具備電腦眼的功能，在該模式下，可實現最高幀速30幀/秒(CIF)。本實用新型由於採用了單片數字式彩色圖像傳感晶片，集成了數字/模擬混合彩色圖像處理器、COMS圖像陣列在一個晶片上，直接輸出YUV格式。圖像調節、窗口控制、場頻調節、掃描方式採用I2C總線控制。使用USB接口，故數據傳輸速率高，傳輸圖像信號速率最高達30幀/秒。採用獨特的電源管理和降噪措施，使圖像的信噪比高，可達48dB以上。同時具備TWAIN、VFW、WDM三種數據格式，適應性強。
圖1為本實用新型的具體實施方案框圖。
圖2為本實用新型圖像壓縮和接口電路的電原理圖。
圖3為本實用新型功能控制電路和狀態顯示電路的電原理圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的具體實施方案框圖，圖1中包括圖像傳感器1、圖像壓縮和接口電路2、功能控制電路3、存儲器4、狀態顯示電路5以及USB接口6。圖像壓縮和接口電路2採用M681專用集成電路7。
圖2為圖像壓縮和接口電路的電原理圖，圖像壓縮和接口電路採用M681，其連接關係如下M681的十六位視頻數據線Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7；UV0、UV1、UV2、UV3、UV4、UV5、UV6、UV7依次與圖像傳感器1的十六位輸出數據線對應相連。M681的視頻控制線SPCLK、VS、HS、VSIO0、VSIO1依次與圖像傳感器1的控制線對應相連。M681的十六位存儲數據線MD0、MD1、MD2、MD3、MD4、MD5、MD6、MD7、MD8、MD9、MD10、MD11、MD12、MD13、MD14、MD15依次與存儲器4的十六位數據線對應相連。M681的十一位存儲地址線MA0、MA1、MA2、MA3、MA4、MA5、MA6、MA7、MA8、MA9、MA10依次與存儲器4的十一位地址線對應相連。M681的存儲控制線SMCLK、SCASB、SRASB、WEB、OEB、RASOB、BA、CAS0B、CAS1B與存儲器4的控制線依次相連。M681的八位地址數據復用線AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7與功能控制電路3中的M651單片機的並行接口對應相連。M681的控制線ALE、WRB、RDB、INTB與功能控制電路3中的M651單片機的相應控制線相連。M681的串行數據輸出線DM、DP與USB接口6相連，通過USB接口6可完成與計算機的連接。M681通過XIN與振蕩器相連接，振蕩器為M681提供工作頻率。
圖3為功能控制電路3和狀態顯示電路5的電原理圖，其連接關係如下狀態顯示電路5採用兩位七段液晶顯示器，14段陽極依次與功能控制電路3中的M651單片機的並行接口對應相連。M651的八位地址/數據復用線AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7依次與圖像壓縮和接口電路中的M681的八位地址/數據復用線對應相連。M651的控制線ALE、WRB、RDB、INTB與圖像壓縮和接口電路2中的M681的控制線對應相連。拍攝按鈕10串接在M651晶片8的並行接口P3.4和地之間。模式開關9串接在M651晶片8的並行接口P4.3和地之間。M651通過XTAL1與振蕩器相連，振蕩器為M651提供工作頻率。工作原理簡述將模式開關9置於照相模式；功能控制電路3選擇雙模式數位相機工作於照相狀態，圖像壓縮和接口電路2分別與圖像傳感器1和存儲器4相連。圖像傳感器CMOS圖像晶片，把攝像鏡頭採集的光信號轉變為電信號，再經過A/D轉換，輸出十六位YUV格式視頻數據到圖像壓縮和接口電路2中的M681，按下拍攝按鈕10，功能控制電路3的M651發信號給圖像壓縮和接口電路2，請求進行圖像拍攝，2對當前圖像數據進行壓縮處理，並存入存儲器4中。
將模式開關9置於電腦眼模式；
在電腦眼模式時，用戶可以在計算機顯示器上看到動態圖像，也可以利用捕獲功能獲取高品質的靜態圖像。讀取靜態圖像數據時，USB接口6將數位相機與計算機相連，系統由USB接口6供電，圖像壓縮和接口電路2分別與存儲器4和USB接口6相連，通過控制軟體使功能控制電路3選擇相機工作於圖片下載狀態，圖像壓縮和接口電路2中的M681讀取存儲器中的視頻數據，並通過USB接口6輸入計算機，即可下載數位相機中的圖像。讀取動態圖像數據時，USB接口6將數位相機與計算機相連，系統由USB接口6供電，功能控制電路3選擇相機工作於電腦眼狀態，圖像壓縮和接口電路2分別與圖像傳感器1、存儲器4和USB接口6相連。圖像傳感器1採集當前圖像，並輸出十六位YUV格式視頻數據到圖像壓縮和接口電路2中的M681。圖像壓縮和接口電路2通過存取控制線控制存儲器4中數據的寫入、讀出、刪除。圖像壓縮電路對視頻數據進行壓縮處理，經存取數據總線輸入存儲器4，接口電路通過存取地址總線讀取存儲器4中的數據並通過USB接口6輸入計算機。
利用功能控制電路3中的模式開關9，相機可以進行照相模式、電腦眼模式之間的轉換。功能控制電路3對各種用戶指令進行處理，通過控制數據總線調出圖像壓縮和接口電路2中的各種狀態信息，傳輸給狀態顯示電路5，狀態顯示電路5把各種狀態顯示出來。
權利要求1.雙模式數位相機，包括圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器、狀態顯示電路，其特徵在於圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、功能控制電路、存儲器和計算機經串行數據總線USB口相連，所述功能控制電路與狀態顯示電路相連。
2.根據權利要求1所述的雙模式數位相機，其特徵在於所述的圖像壓縮和接口電路採用M681專用集成電路，它通過視頻數據總線和視頻控制總線與圖像傳感器相連；M681通過存取數據總線、存取控制總線、存取地址總線與存儲器相連；M681通過數據總線、控制總線與功能控制電路相連；M681的USB接口通過USB連接線與計算機M651的USB接口相連；所述功能控制電路的狀態顯示控制線與狀態顯示電路相連。
3.根據權利要求1所述的雙模式數位相機，其特徵在於模式開關串接在M651單片機的並行接口和地之間，所述的功能控制電路選擇相機工作於照相狀態時，圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器和存儲器相連。
4.根據權利要求1所述的雙模式數位相機，其特徵在於所述的功能控制電路選擇相機工作於圖片下載狀態時，所述圖像壓縮和接口電路分別與存儲器和計算機相連。
5.根據權利要求1所述的雙模式數位相機，其特徵在於所述的功能控制電路選擇電腦眼工作狀態時，所述的圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、存儲器、計算機相連。
專利摘要本實用新型為一種新型的數位相機,當相機工作於照相狀態時,可作為數位相機使用,當相機與計算機相連時,則具備電腦眼的全部功能。這種雙模式數位相機主要由圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器和狀態顯示器組成。圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、功能控制電路、存儲器和計算機(經USB接口)相連接,功能控制電路與狀態顯示電路相連接。
文檔編號H04N5/91GK2500048SQ0126577
公開日2002年7月10日 申請日期2001年10月24日 優先權日2001年10月24日
發明者王太川, 李根乾, 張乃毅, 郭東明, 陳曉煒 申請人:西安交大開元科技投資有限公司