前言安全監(jiān)控已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)高清時(shí)代。在這種趨勢下，高清機(jī)芯的應(yīng)用將變得越來越廣泛。
由于高清機(jī)芯的技術(shù)門檻很高，因此國內(nèi)很少有制造商可以開發(fā)它們，并且大多數(shù)使用外國品牌。近年來，由于ISP（圖像信號(hào)處理）處理芯片的SOC化，出現(xiàn)了更多的攝像機(jī)集，可以用作攝像機(jī)和集成機(jī)芯，但這些攝像機(jī)集不足夠靈活，無法滿足復(fù)雜場景的監(jiān)視要求。
。集成機(jī)芯的發(fā)展朝著高分辨率，網(wǎng)絡(luò)化和高倍率的方向發(fā)展，而SOC不能及時(shí)滿足市場的變化。
本文使用自行開發(fā)的ISP和TMPM342電機(jī)驅(qū)動(dòng)的MCU集成芯片來實(shí)現(xiàn)5MP高清機(jī)芯的開發(fā)。集成運(yùn)動(dòng)概述集成運(yùn)動(dòng)是指具有內(nèi)置鏡頭，變焦和自動(dòng)對(duì)焦功能的相機(jī)。
這是一種集光，機(jī)和電于一體的高精度設(shè)備。它被廣泛用于球型攝像機(jī)，云臺(tái)和其他產(chǎn)品中。
一體機(jī)芯的工作原理如下：圖像光通過多合一透鏡進(jìn)入圖像傳感器（傳感器），圖像傳感器成像并將圖像信號(hào)輸出到圖像信號(hào)處理系統(tǒng)（ISP） ，圖像信號(hào)處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行色彩插值和白平衡，圖像增強(qiáng)等處理，輸出標(biāo)準(zhǔn)圖像信號(hào)格式。控制部分（MCU）根據(jù)ISP的焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)信息判斷圖像是否清晰，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏡頭變焦并聚焦，以輸出清晰的圖像。
集成機(jī)芯的基本框圖如圖1所示。圖1.集成機(jī)芯的原理框圖集成機(jī)芯系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成機(jī)芯的硬件包括五個(gè)部分：鏡頭，鏡頭，圖像傳感器，圖像信號(hào)處理系統(tǒng)ISP，控制部分MCU和驅(qū)動(dòng)程序部分Driver。
鏡頭和圖像傳感器負(fù)責(zé)光的收集和成像功能，ISP負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的處理和處理以輸出高質(zhì)量的圖像，控制部分負(fù)責(zé)縮放和自動(dòng)對(duì)焦等功能。該項(xiàng)目是設(shè)計(jì)超低照度的1 / 1.8＆amp; 5MP集成高清機(jī)芯。
多合一鏡頭采用業(yè)界首創(chuàng)的1 / 1.8目標(biāo)表面的多合一鏡頭，具有較大的透明光圈。圖像傳感器采用行業(yè)領(lǐng)先的超低照度1 / 1.8。
目標(biāo)表面堆疊了CMOS傳感器IMX178。圖像信號(hào)處理單元采用自行設(shè)計(jì)的FPGA實(shí)現(xiàn)ISP功能，靈活高效，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。
控制部分和驅(qū)動(dòng)部分采用TMPM342，它集成了MCU和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器MCD，具有體積小，控制靈活的特點(diǎn)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)為集成將光，機(jī)和電集成在一起的高精度設(shè)備。
它的設(shè)計(jì)也是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的項(xiàng)目。涉及的技術(shù)有：自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，自動(dòng)曝光技術(shù)，圖像處理技術(shù)和光學(xué)工程。
技術(shù)，嵌入式技術(shù)，視頻編碼技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和其他相關(guān)技術(shù)。 ISP部分和控制部分是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。
ISP與輸出圖像質(zhì)量有關(guān)，控制部分與變焦和聚焦性能有關(guān)，以使圖像快速清晰。 ISP設(shè)計(jì)和FPGA實(shí)現(xiàn)ISP（圖像信號(hào)處理）類似于人眼的視覺系統(tǒng)（包括視網(wǎng)膜，大腦皮層視覺區(qū)域等），以處理視網(wǎng)膜上的圖像以產(chǎn)生視覺感知的視覺效果。
人類。 ISP處理器處理傳感器輸出的原始數(shù)據(jù)，以獲得與人類視覺效果一致的圖像。
ISP處理流程大致如下：光線通過鏡頭進(jìn)入傳感器以形成原始圖像數(shù)據(jù)（拜耳數(shù)據(jù)），拜耳數(shù)據(jù)進(jìn)入ISP處理單元。通過黑電平校正將信號(hào)調(diào)整到合適的范圍，以利于后續(xù)處理。
拜耳數(shù)據(jù)通過顏色插值轉(zhuǎn)換為RGB彩色塊圖像信號(hào)。 RGB圖像信號(hào)經(jīng)過一系列校正處理，例如白平衡校正，顏色校正和伽瑪校正，以獲得相對(duì)正常和清晰的圖像信號(hào)。
將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)后，它會(huì)進(jìn)行數(shù)字還原。諸如噪聲和圖像增強(qiáng)之類的一系列處理可以獲得更理想的圖像和視頻。
因此，ISP模塊包括黑點(diǎn)級(jí)別