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【技术分享】从零开始走进CCD摄像头世界

  光学人生

 

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目    录

1. 写在前面的话 1

2. CCD+镜头+EasyCAP视频采集系统搭建 3

2.1. 视频采集软件&设备安装 3

2.1.1. USB驱动的安装 4

2.1.2. 视频软件安装 6

2.1.3. 软件相关配置 8

2.2. CCD摄像头组装 11

2.2.1. CCD摄像头模块 11

2.2.2. 镜头组装 15

2.3. 视频采集系统的搭建 17

2.4. 镜头的功能以及影响 19

1. 写在前面的话

摸到第一个CMOS摄像头模块是官哥的MT9M111 130W摄像头,但是当时不知天高地厚,以惨痛的失败而告终,欲哭无泪……

后来搞了Omnivision的OV7670,也马马虎虎开发了一套所谓的开发板,采用纯Verilog HDL完成了整个系统,解决看即可问题。由于后文会对照着CMOS来讲CCD,因此不得不给自己先打下广告。因为不同的应用场合,CMOS摄像头还是有一片天的,我本人就比较喜欢CMOS摄像头,只是因为不想做小白,叛逆一下!

当年一狠心还写了《视频图像开发之OV7670》,从底层透析了OV7670摄像头的开发,有需要的朋友可以去http://code.google.com/p/crazybingo/downloads/list下载(包含了更多Bingo原创或者收集的资料,又要别客气!)此套件俗称VIP_Board,目前已经量产,不间断供货,期待更多的人加入我们,丰富我们的世界,我们的未来,请看:http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1.4-1653257818.5.iFmzSk&id=18278347621

具体实现了以下功能,期待更多的人加入我们!

① Verilog HDL实现了OV7670的I2C初始化

② FPGA视频图像实时采集

③ YCbCbr 4:2:4 转 RGB888 视频格式转换

④ 64MBit SDRAM 数据缓存的纯Verilog HDL实现

⑤ 640*480@60Hz VGA的实时显示(视频1024*768@65M上限,图片:1280*1024@105M上限)

⑥ 叠加了VGA字幕显示

⑦ OSD、半透明等特效

⑧ 当然,板载接口,你还可以进行串口,LED,按键等基本外设

至今为止,好多梦想没有实现,11年开始处女摄像头MT9M111还没完全弄好,打算200W的OV2463,500W的OV5642,甚至在打算设计基于FPGA的无敌视频开发平台,梦想太远大,现实太残酷,一发而不可收拾。

而今天,东凑西凑,终于配齐,第一次如愿以偿的摸到了CCD面阵摄像头(线阵摄像头刚到实验室就没过了,没感觉,只对图形有冲动)。折腾了1个小时,终于用EasyCAP视频采集卡搭建好了视频监控系统,在电脑上看到了监控的视频。从零开始,我还是个CCD小白,虽然长得很黑。

不管结局会怎样,既然选择了远方,便不顾风雨兼程,一路走下去。神马CCD线阵,CCD面阵,CMOS摄像头;神马FPGA驱动,DSP驱动;神马USB传输,以太网传输;什么H.264压缩,xxx压缩;什么图像处理,我选择,我喜欢;我的未来,我做主,我特么一定可以搞定。暂定计划如下:

1) 构件EasyCAP视频采集系统

2) 解析CCD摄像头底层电路

3) DE2-35 ADV7181 FPGA视频驱动

4) 从零开始DSP移植,驱动

此刻开始,继续断断续续给大家出教程(其实只是记录我个人的小白升级之路)!准备一篇篇发布,让你们垂涎欲滴,等写完再出合集,敬请期待,希望更多的朋友加入我们的队伍,让视频图像世界更精彩!

“视频图像处理”论坛:http://group.chinaaet.com/116

2. CCD+镜头+EasyCAP视频采集系统搭建

2.1. 视频采集软件&设备安装

摄像头使用之前,我们都希望能够得到摄像头采集的真实图像。本视频采集卡是运用在摄像头调节焦距、前瞻和角度和摄像头安装的视频监控工具,具体参数如下:

① 四路视频采集(一般智能车测试摄像头时其实仅需用到一路),USB 2.0 接口,支持热插拔。

② 支持内置 USB 2.0 接口的笔记本电脑。

③ 高分辨率,NTSC、720X480、PAL、720 X 480或全屏 清晰高像素显示。

④ 附带安装光盘,软件操作界面英文,可录监控/DVD/电视等AV输入影像,可捕捉高品质动态及静态画面。

⑤ 兼容WINDOWS 2000,XP,Vista,Win7

我当时是在这里买的 ,东西今天测试很不错,关键是老板人很不错啊有木有?还送我线,跟我扯了好多淡。跟我同一年毕业的小伙子现在已经有公司了,而我却,各种伤感想流泪~~~~(>_<>

http://trade.taobao.com/trade/detail/tradeSnap.htm?spm=a1z09.2.9.26.tGHspD&tradeID=279892249352316

宝贝如下:

图 2-1 EasyCAP艳照

背面有光盘,取出直接插!!!东西都在里面

图 2-2 光盘内容

2.1.1. USB驱动的安装

图 2-3 打开Autorn 选择驱动安装,一路Next

图 2-4 废话当然安装,一路Next

图 2-5 完成任务,EasyCAP即插即用

不然插插看:

插EasyCAP,等待驱动安装OK

2.1.2. 视频软件安装

驱动是为了EasyCAP的识别,软件是为了视频的采集,如下:

图 2-6 废话,当然软件安装,一路Next

图 2-7 那是我,一路Next

图 2-8 目录,自己看着办,一路Next

图 2-9 完成任务,退出

2.1.3. 软件相关配置

打开看看,NND支持4通道:

图 2-10 软件Logo

图 2-11 打开界面

图 2-12 这厮发出汽车警报声,赶紧关了

图 2-13 设置视频的保存目录

图 2-14 设置视频格式(CCD默认)

图 2-15 抓拍属性设计

图 2-16 用来搜索哪个通道有摄像头,目前我只有1个

2.2. CCD摄像头的组装

2.2.1. CCD摄像头模块

在淘宝买了一个SONY的 Effio-E 4140+811 700线 CCD板机,但是不包括镜头和镜头座,这才是最坑爹的!不过东西还算是功能正常,给点面子,留个地址,如下:http://item.taobao.com/item.htm?id=16659723336

1) 白色三针的口是电源正负+Audio的,要求是12V,但是9V也可以。。。。

2) 右边白色6针的口是OSD菜单接口,我先不管了。。。

具体的相关性能参数如下:

① CCD类型:   1/3 Sony 960H CCD Sensor

② 尺寸大小:  38mm*38mm

③ 总像素:    PAL:  1020H×596V  (61万像)   NTSC: 1020H×508V (52万像

④ 有效像素:    PAL:  976H×582V (57万像)    NTSC: 976H×494V (48万像)

⑤ 信号制式:   PAL/NTSC

⑥ 分辨率(水平中心): 700TVL

⑦ 数字降噪:      2D数字降噪(2DNR)支持0~15的16等级可调节

⑧ OSD菜单:   支持

⑨ 最低照度:   0.01LUX/F1.2

⑩ 信噪比:   ≥48dB

11 视频输出幅度: 1.0Vp-p/75Ω

12 自动增益控制:  0.25/0.50/0.75/1.00四个等级可调节,可最高达到55dB

13 白平衡方式: 开启/关闭可选择

14 逆光补偿方式: 高亮度逆光补偿(HLC)/ 逆光补偿

15 曝光模式:  电子曝光

16 电子快门:  1/50(1/60) - 1/100000 秒

17 伽马校正:  0.45/1.0

18 同步方式: 内同步

19 音频: 可选配

20 工作电压: DC12V±5%

21 工作温度: -20℃--60℃

22 湿度:     0%~96%

相关功能特点如下所示:

据说如下是官方数据:

2.2.2. 镜头组装

对镜头我是真的不是很清楚,有空我一定要好好了解,什么光学滤镜,透镜,还有偏振,只是知道概念。。。。。我不是摄影控,买不起单反,农民伯伯不知道这些高级货。只能一点点解析了。

一开始买好Sony的CCD模块的时候,以为这样就够了,结果最后听他们说,必须要一个镜头才能显示,百思不得其解!更郁闷的是,我买CCD模块的那一家不提供镜头,郁闷的快撞墙了,可怕的世界。

最后在网上EasyCAP的时候,恰好店老板跟我有共同语言,告诉了我好多“秘密”,于是镜头&网址,如下:

http://trade.taobao.com/trade/detail/tradeSnap.htm?spm=a1z09.2.9.8.8opfHk&tradeID=279927488562316

http://item.taobao.com/item.htm?id=16181254660

图 2-17 镜头底座(左) 2.8mm镜头(右)

据说镜头座是通用的。。。我不知道,以后再说。

镜头的参数如下所示:

① 规格:1/3         

② 接口:12*0.5                      

③ 焦距:2.8mm                        

④ 光圈:F 2.0                        

⑤ 视角:115°                         

⑥ 尺寸:14*16

这个其实CMOS摄像头也是一样的,如下MT9M111的NB镜头:

图 2-18 MT9M111摄像头镜头

最后,拧了半天螺丝,终于给折腾好了,看起来就是帅了几百倍,请看:

图 2-19 我这辈子组装的第一个摄像头

2.3. EasyCAP视频采集系统的搭建

图 2-20 视频3线延长线

如上如所示,CCD板背部有3线视频接口,用这种线(买EacyCAP老板送我的),直接分出2通路:

1) 黑色是电源输入,官方说12V,但是9V也可以,搞清楚再告诉你们,我9V测试的,活着的!

2) 视频输出信号,这个东东非常的重要,用来输出给EasyCAP的!

图 2-21 这就是CCD摄像头的EasyCAP视频采集系统

图 2-22 1th通道视频输入显示界面

好激动,一下子就好了。好爽气,好帅气,如果有4个CCD,就可以显示4路视频了。想玩的可以试试看抓拍和视频的保存,虽然质量较低,但至少达到这个效果了!

虽然没任何技术含量,但是至少我已经开启了不归路,我不后悔!记得老罗说过:“不行就再试试,不行,就再试试,试着试着,就行了!”

3. 镜头的功能以及深度透析

4. 实战DE2-35底层CCD视频采集开发


- END -


 

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