基于基于OMAP平台深海照相系统研制平台深海照相系统研制指导老师：指导老师： 报告人：报告人：内容概要内容概要 q课题的背景与意义q国内外发展现状与发展趋势q系统方案设计q系统调试q总结与展望1.课题的背景与意义课题的背景与意义我国是一个海洋资源大国，但我国的海洋矿产资源勘探技术(尤其是图像采集相关设备技术上)却远落后于国外发达国家。深海照相机是专门用于在海底和水中拍摄海水流动态、生物以及地质特征等信息的专门的照相机。多金属结核、块状硫化物深海照相机一般用于锰结核、多金属结核及块状硫化物等海底矿产资源调查研究中，可获得海底表面沉积物的覆盖率、形态大小以及丰度等信息资料。2.国内外发展现状与发展趋势国内外发展现状与发展趋势水下照相设备向着数字化处理方式发展。在一个嵌入式模块内实现图像采集及数字编解码压缩并传输。分辨率低分辨率低模拟信号模拟信号 设计目标设计目标n实现水下图像数据采集及远端图像预览功能。n图像分辨率5Mpixel以上；n采集到的图像内容与实际物体基本一致，无明显畸变；n图像参数（亮度、白平衡、饱和度）正常；n实现远端预览及相关参数（图像分辨率）控制；3 系统总体方案设计系统总体方案设计3.1 水下照明系统光学设计水下照明系统光学设计水下光照方式同心球面防护窗曲率半径10m15m3.1.1 水下闪光灯驱动电路水下闪光灯驱动电路 lt34683.2 图像采集部分的方案设计图像采集部分的方案设计光光图像数字信号图像数字信号网络数据包网络数据包相关图像效果处理相关图像效果处理3.2.1 图像传感器图像传感器n采用OmniBSI 背照式结构；n最高分辨率达到：2592*1944n内置ISP，可以实现AWB、AE；n支持MIPI CSI2传输接口；n支持多种图像输出格式； 图像采集硬件电路图像采集硬件电路nOV5640需要提供三种电平电压需要提供三种电平电压DVDD1.5V，DOVDD1.8V，AVDD2.8V；n保证保证AVDD要在要在DVDD、DOVDD达达到稳定前稳定输出到稳定前稳定输出2.8V，否则，否则AVDD电压不稳定会在照相系统启动一开始电压不稳定会在照相系统启动一开始采集到的图像数据不采集到的图像数据不准确准确；n另外由于另外由于OMAP4460输出的输出的24MHz时钟频率不够稳定，采用外部时钟频率不够稳定，采用外部24MHz有有源晶振给源晶振给OV5640提供时钟提供时钟频率。频率。图像采集硬件电路图像采集硬件电路一组低压差分串口传输速度最高可达1000Mpbs；只需要一组差分时钟信号和两组差分数据信号就可以实现5MPixels 15fps的数据传输。3.2.2 图像控制处理器图像控制处理器n高性能、低功耗；nARM Cortex-A9双核，支持32KB指令和32KB数据一级高速缓存，最多支持128个中断管理；nTMS320C64x 32位定点DSP内核；nARM Cortex-M3双核协处理器，分别提供图像处理模块的控制和ISP及显示模块的控制。n支持USB2.0接口、MIPI CSI2接口、以太网接口以及LPDDR2接口等。图像处理硬件结构图像处理硬件结构佐臻核心板JORJIN ATCN081JS图像处理硬件结构图电源管理芯片：电源管理芯片： TWL6032;DDR： 1G PoP封装LPDDR2；以太网及以太网及USB接口：接口： LAN9514（USB2.0集线器，四个USB2.0 PHY及以太网PHY）。图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路串口电路SD card电路图像处理硬件电路图像处理硬件电路3.2.3 图像采集图像采集系统软件设计系统软件设计图像采集图像采集网络传输网络传输V4L2架构下的架构下的OV5640驱动驱动将OV5640看成I2C子设备进行设备注册初始化：MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, ov5640)；将ov5640添加到内核映射文件中，以便在调用驱动时，内核可以找到对应驱动程序。图像采集软件图像采集软件图像数据传输软件图像数据传输软件Glade界面设计界面设计4.系统调试系统调试照相系统示意图传输系统水上部分传输系统水下部分串口打印信息串口打印信息正常启动系统内核网络通信正常图像预览及图像保存图像预览及图像保存远端预览界面全像素图像保存预期目标实际效果是否符合要求图像像素大于5Mpixels2592x1944符合要求图像色彩效果合适图像色彩基本没有偏失，饱和度正常基本符合要求ISO自动调整ISO自动调整，曝光正常符合要求全像素下快门时间小于1/5s全像素快门时间为1/10s达到要求图像界面实时预览界面正常显示，轻微延迟基本符合要求远端启动/快门/结束操作启动/结束/快门功能正常,图像保存在SD卡中符合要求远端参数调整可以实现设置图像尺寸基本符合要求闪光灯蓄能时间不超过15s闪光灯蓄能时间大约8s符合要求测试结果分析表测试结果测试结果n本论文研究的基于OMAP 平台的远端预览图像的深海照相系统基本完成其功能要求。n本论文由于没有及时加工完成水下密封外壳，在调试测试过程中没有对深海环境下进行针对性的图像调试及测试。n由于OV5640 的最大分辨率是2592x1944，仅仅是基本满足图像像素要求，这里仍有很大提升空间。n另外本论文中没有涉及到图像算法处理，仅仅是OV5640 内部的ISP 进行调整有时候会带来一点点色彩偏差。5. 总结总结n本论文中的图像效果部分采用的是OV5640内置的ISP处理，以至于对于图像的效果调试上有一定局限性。未来将采用OMAP4460内部的ISP处理模块，以适应更多复杂光线的环境。nOMAP4460最高可支持12MPixels的图像数据处理，未来可以采用更高性能的图像传感器。n基于OMAP4460强大的ISP和可编程DSP，未来添加一定的锐化算法，以得到更好的图像。n本文中采用TCP传输协议进行单张低像素的图像数据传输和预览，未来目标应采用OMAP4460的硬件编码器及IVA加速器实现高清图像实时传输并显示。 展望展望谢谢！谢谢！