圖2. ISP原理框圖
5MP實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流對(duì)處理器處理帶寬和性能有較高的要求，因此ISP的實(shí)現(xiàn)采用Altera的Cyclone V系列FPGA來完成的。這種方式可以非常靈活的應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜場(chǎng)景，海康威視的ISP經(jīng)過多年的市場(chǎng)檢驗(yàn)，已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)外客戶高度的認(rèn)可。FPGA除了實(shí)現(xiàn)了常規(guī)的ISP模塊，還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)聚焦所需要的聚焦統(tǒng)計(jì)模塊，以及自動(dòng)曝光的AE模塊。
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)聚焦控制部分
一體化機(jī)芯具有變焦和自動(dòng)聚焦功能，這部分需要MCU、一體機(jī)鏡頭、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部分三者配合才能完成的。本項(xiàng)目的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和MCU采用而者合一的TMPM342芯片。TMPM342是東芝公司一款MCU、MCD（Motor Control Driver）、PSC（Programmable Servo Controller）集成在一起的單芯片SOC，可以方便的控制電機(jī)、光圈，內(nèi)置ARM CortexM3，可以方便靈活的實(shí)現(xiàn)更多功能。TMPM342的MCD可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、電磁線圈的控制，結(jié)合MCU和AF、AE算法，可以很方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦、自動(dòng)曝光控制。TMPM342中的PSC可編程伺服控制可以實(shí)現(xiàn)PID算法，利用這個(gè)可以實(shí)現(xiàn)防抖等功能。由此，可以說TMPM342是常適合用來開發(fā)一體化機(jī)芯的。本項(xiàng)目就是通過TMPM342來實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭馬達(dá)、光圈的驅(qū)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦、自動(dòng)曝光控制等功能。TMPM342內(nèi)部框圖及控制示意圖如圖3。
圖3. TMPM342FY內(nèi)部框圖及控制示意圖
自動(dòng)聚焦原理及實(shí)現(xiàn)
自動(dòng)聚焦是一體化機(jī)芯中最重要的功能。自己聚焦原理很簡(jiǎn)單，一般流程如下：先判斷圖像是否清晰，如果清晰就結(jié)束一輪聚焦過程，如果不清晰就開始搜索周圍是否有清晰點(diǎn)，直到搜索到清晰點(diǎn)結(jié)束一輪聚焦過程。自動(dòng)聚焦一般采用爬山法，爬山法是向值增加的方向持續(xù)移動(dòng)的簡(jiǎn)單過程，直到達(dá)到峰值為止，周圍相鄰狀態(tài)中沒有比峰值更高的值。
自動(dòng)聚焦系統(tǒng)一般由兩部分組成，一部分是聚焦清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)，這部分由FPGA來實(shí)現(xiàn)；另一部分是電機(jī)驅(qū)動(dòng)及聚焦控制部分，這部分是由TMPM342來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)聚焦實(shí)現(xiàn)框圖如圖4。
圖4.自動(dòng)聚焦實(shí)現(xiàn)框圖
