河南理工大学毕业设计（论文）说明书
行选择译码器像素感光阵形模拟信号处理器列选择译码器模数转换器存储器定时控制电路读出译码器图2-1 CMOS图像传感器基本组成原理
像素感光阵列是由光电二极管和MOS场效应管阵列构成的集成电路。在实际工作中，CMOS图像传感器首先在行选择译码器的控制下依次接通被选中行的像素模拟开关，图像信号通过行开关传送到列线上，再通过列选择译码器的控制传送到放大器。经过处理的模拟信号最后由A/D转换器进行模数转换，再经预处理电路处理后通过接口电路输出。
2.1.2 CMOS图像传感器的特性
（1）光照特性
CMOS传感器的主要应用也是图像的采集，也要求能够适应更宽的光照范围。因此也必须采用非线性的处理方法和自动调整曝光时间与自动增益等处理方法。结果与CCD相机一样损失了光电转换的线性，正因为此项，它也受限于灰度的测量。 （2）输出特性
CMOS图像传感器的突出优点在于输出特性，它可以部分输出任意区域范围内的图像。（并非所有CMOS传感器都具有这个功能，如果生产厂家没有给您提供）这个特性在跟踪、寻的、搜索及室外拍照等的应用前景非常之好。也是CCD传感器所无法办到的。 （3）光谱响应
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光谱响应受半导体材料限制，同种硅材料的光谱响应基本一致，与CCD的光谱响应基本一致。 （4）光敏单元的不均匀性
光敏单元的不均匀性是CMOS图像传感器的弱项，因为它的光敏单元不像CCD那样严格的在同一硅片上用同样的制造工艺严格制造，因此远不如CCD的光敏单元的一致性好，但是它内部集成单元多，处理能力强能够弥补这个缺陷。
2.2 COMS传感器的基本结构
2.2.1 OV7670简介
下面以OmniVision公司的OV7670图像传感器为例，来说明COMS传感器的基本结构。
OV7670 CAMERACHIPTM图像传感器，体积小、工作电压低，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB 总线控制内部寄存器，可以使OV7670输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率的图像数据。
SCCB是OmniVision公司定制的串行摄像头控制总线（Serial camera control bus），它用于对摄像头的寄存器进行读写，以达到对摄像头输出图像的控制。两线制SCCB与I2C总线类似，是一种双向二线制同步串行总线。SCCB的数据传输由微处理器控制，微处理器能够发出数据传输启动信号、时钟信号以及传送结束时的停止信号。SCCB接口有两个管脚，SIO_C是SCCB时钟输入信号，它的最大频率为400KZ，SIO_D是SCCB数据输入输出口，根据协议把参数写入寄存器和读取寄存器的数值。SCCB的时序图，如下图2-2所示：
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图2-2 SCCB控制协议
OV7670摄像头的VGA图像最高达到30帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision 图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。其主要性能参数，如表2-1所示：
表2-1 OV7670性能参数
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2.2.2 OV7670内部结构
其内部功能模块如图2-3所示：
图2-3 OV7670内部组成
其中包括：
（1） 感光阵列（共有656x488个像素，其中在YUV的模式中，有效像素为640x480个），如图2-4所示，显示了一个断面的图像传感器阵列
图2-4 一个断面图像传感器阵列
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