Mipi协议csi-2接口摄像头在可穿戴摄录设备中的运用
Mipi协议csi-2接口摄像头在可穿戴摄录设备中的运用
【技术领域】
[0001]本发明涉及可穿戴技术领域，具体涉及MIPI协议CS1-2接口摄像头在可穿戴摄录设备中的应用，为可穿戴设备增加摄录功能。
【背景技术】
[0002]随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，穿戴式设备发展愈加迅速，在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域表现出重要的研宄价值和应用潜力。但是在现有的穿戴式设备中，包含摄像头应用的少之又少。现在的市场中，只有Google glass和三星的智能手表等少数产品上使用了摄像头，大多数穿戴式设备并没有搭载摄像头产品。主要是因为1、在穿戴式产品中，电池微型化与高容量技术仍很欠缺；2、为保证摄录质量，摄像头的封装尺寸要求尽可能小，分辨率要求较高，以便摄录高清画质的画面；3、硬件与软件的协调工作要到位，需要两者互相配合，达到用户需求；4、拍摄视频及传输速度要更快。而我们所研宄的MIPI (MobilIndustry Processor Interface即移动产业处理接口，简称MIPI)协议的CS1-2的接口镜头，这种镜头小巧功耗极低。可以通过ISP(Image Signal Processing)图像信号处理的编程可以做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，保存原始数据等功能，并且其集成度高、体型小，适合于应用在穿戴式设备中，可以摄录到高分辨率画面，经过视频处理，通过无线传输到主机上，使得穿戴式产品拥有了明亮的“眼睛”，达到通过穿戴式产品进行摄录的目的。
[0003]将MIPI协议CS1-2接口摄像头运用到设备当中，可以通过以下是用方式:1、镜头的MIPI接口直接跟电路板进行连接(类似手机上面MIPI协议CS1-2接口摄像头的使用方式)；2、镜头的MIPI线通过MIPI延长线跟电路板进行连接；3、镜头的MIPI线通过转接口，将MIPI转接口转变成HDMI接口或者其他常用接口，在穿戴设备上面使用。可实现的穿戴设备上面使用MIPI协议CS1-2接口摄像头例子:1、头戴式摄录设备，通常镜头在眼镜上或者类似眼镜所在的部位2、军工方向使用的穿戴设备，通常佩戴在肩膀，胸前或者腰上。
[0004]本发明对上述MIPI协议CS1-2接口摄像头的应用更便捷和实用，为可穿戴设备使用镜头提供了解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可以在可穿戴设备中适用的镜头，要求其体积小，便于集成；分辨率高，可摄录高清图像并且能与摄录系统硬件兼容，可快速摄录和传输高清视频，提升摄录性能。
[0006]本发明可定义为穿戴式摄录摄像头设备，主要包括小型高清摄录摄像头及穿戴式辅助器件，传输画面视频组件，微型化处理平台。
[0007]现有的搭载摄像头的穿戴式设备还未开发完全，投入于市场的更是数量稀少。原因是要求摄像头所占体积小，分辨率高，传输速率快、低功耗。基于此，本发明设计了在穿戴式设备中搭载小型化摄像头的系统，其可集成度高，性能优异，微型化智能化程度高。
[0008]小型高清摄录摄像头为MIPI摄像头，其特点是，更低功耗、更高数据传输率和更小的PCB占位空间，并且专门为移动设备进行了优化，做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，保存原始数据等功能。其可以实时快速捕捉高分辨率图像，通过MIPI接口传递到图像处理器中，利用特殊的处理图像算法，实时输出摄像头所拍摄的图像。
[0009]摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
[0010]传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线。MIPI接口标准可降低成本、设计复杂度、功耗和EMI，并且其传输速率快，对于传输摄像头拍摄信息非常适合。
[0011]微型化处理平台选用FPGA作为处理器，其低功耗，并且集成度高，开发工具种类繁多从而智能化高，并且具有高可靠性，适合应用于可穿戴设备。主要功能是接收摄像头拍摄的视频信息数据，对其进行分析处理，它的并行方式处理数字信息，可满足对视频进行实时输出的需求。
[0012]本发明达到主要保护达到技术方案如下:
[0013]方案1、一种具有MIPI协议CS1-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，其特征在于其包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI显示器面板进行显示。
[0014]方案2、根据方案I所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:其中小型高清摄像头为MIPI协议CS1-2接口摄像头，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线，微型化处理平台为FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口及A/D转换处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据?目息进行米集。
[0015]方案3、根据方案2所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:所述FPGA处理器还实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作，将数字视频信号经D/A转换为模拟信号输出，以便后续在兼容MIPI显示器或其他显示设备中进行显示。
[0016]方案4、根据方案I所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其中摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
[0017]除了上述所述描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明的最优实施方式进行说 明。
【附图说明】
[0018]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步描述。
[0019]图1为系统功能流程图；
[0020]图2为FPGA功能流程图；
[0021]图3为MIPI接口实物示意图图；
[0022]图4 为MIPI 接口图。
【具体实施方式】
[0023]结合附图，以下对本发明整体的组成和功能做进一步详细说明。
[0024]本发明的硬件方面主要包括小型高清摄录摄像头及穿戴式辅助器件，传输画面视频组件，微型化处理平台，软件方面主要包括总处理器FPGA的视频信息ISP图像处理算法。
[0025]图1为系统功能流程图，MIPI摄像头的实时视频数据信息经过数据接口将视频数据传输至FPGA处理器进行处理，之后输出处理后的视频信息。
[0026]图2为FPGA处理器的功能流程图，其中采集实施模拟视频数据信息经A/D转换后变为数字视频数据输入FPGA，经过FPGA处理后输出数字视频数据经D/A转换后输出处理后模拟视频信息。
[0027]小型高清摄录摄像头为MIPI摄像头，其体积小，这种摄像头通过在FPGA做ISP图像质量算法做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，可以稳定的拍摄出清晰的画面，保存原始数据等功能。摄像头包括专用的视频传感器、图像缓存和控制接口电路。景物通过镜头生成的光学图像投射到传感器表面，通过视频传感器将光信号转化为电信号进而实时获取模拟视频信号，经过A/D (模数转换)将模拟信号转化为数字图像信号，图像实时传出。摄像头视频信号按照MIPI协议其中的CS1-2接口进行输出。
[0028]摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔。其用于帮助进行摄像头的固定，使得拍摄具有良好角度，画面更清晰。
[0029]MIPI接口图如图3及图4所示，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线。通过MIPI协议传输数据，使得传输速率更快，效果更好。摄像头的MIPI接口信号不能直接通过FPGA来采集，因此通过AD转换芯片对信号进行处理信号处理并进行传输。MIPI协议中的CS1-2接口主要的是针对摄像头的应用，有复杂的协议结构。MIPI协议具有以下特点:1)低功耗；2)每个通道能达到500-1000Mbps ；3)低成本；4)EMI。因此设计灵活，降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。使用其将摄像头传输过来的视频信息转换为可供FPGA处理的信息。
[0030]微型化处理平台选用FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据信息进行采集；实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作；将数字视频信号转换为模拟信号输出，以便后续在显示器或其他显示设备中进行显示。FPGA特有的并行接口使得它处理信息迅速，适合实时接收视频信息并进行处理，并且低功耗，符合穿戴式设备的要求。
[0031]以上全部过程均为实时进行，使用MIPI协议下CS1-2的镜头，传输数据速率快，效果好。
[0032]需要说明的是以上对本发明的MIPI传输线延长的方法:长度的改变，宽度的改变进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的使用实例和基本原理进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的必要性及优势；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种具有MIPI协议CS1-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，其特征在于其包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI协议CS1-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器面板进行显示。2.根据权利要求1所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:其中小型高清摄像头为MIPI协议CS1-2接口摄像头，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线，微型化处理平台为FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口及A/D转换处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据信息进行处理。3.根据权利要求2所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头用于可穿戴设备摄录系统，其特征在于:所述FPGA处理器还实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作，将数字视频信号经D/A转换为模拟信号输出，以便后续在兼容MIPI协议CS1-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器或其他显示设备中进行显示。4.根据权利要求1所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头用于可穿戴设备摄录系统，其中摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
【专利摘要】一种具有MIPI协议CSI-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI协议CSI-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器面板进行显示。
【IPC分类】H04N7/18, H04N5/225
【公开号】CN104902152
【申请号】CN201510268105
【发明人】段然, 李菂, 张国伟
【申请人】段然, 李菂, 张国伟
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月21日
【技术领域】
[0001]本发明涉及可穿戴技术领域，具体涉及MIPI协议CS1-2接口摄像头在可穿戴摄录设备中的应用，为可穿戴设备增加摄录功能。
【背景技术】
[0002]随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，穿戴式设备发展愈加迅速，在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域表现出重要的研宄价值和应用潜力。但是在现有的穿戴式设备中，包含摄像头应用的少之又少。现在的市场中，只有Google glass和三星的智能手表等少数产品上使用了摄像头，大多数穿戴式设备并没有搭载摄像头产品。主要是因为1、在穿戴式产品中，电池微型化与高容量技术仍很欠缺；2、为保证摄录质量，摄像头的封装尺寸要求尽可能小，分辨率要求较高，以便摄录高清画质的画面；3、硬件与软件的协调工作要到位，需要两者互相配合，达到用户需求；4、拍摄视频及传输速度要更快。而我们所研宄的MIPI (MobilIndustry Processor Interface即移动产业处理接口，简称MIPI)协议的CS1-2的接口镜头，这种镜头小巧功耗极低。可以通过ISP(Image Signal Processing)图像信号处理的编程可以做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，保存原始数据等功能，并且其集成度高、体型小，适合于应用在穿戴式设备中，可以摄录到高分辨率画面，经过视频处理，通过无线传输到主机上，使得穿戴式产品拥有了明亮的“眼睛”，达到通过穿戴式产品进行摄录的目的。
[0003]将MIPI协议CS1-2接口摄像头运用到设备当中，可以通过以下是用方式:1、镜头的MIPI接口直接跟电路板进行连接(类似手机上面MIPI协议CS1-2接口摄像头的使用方式)；2、镜头的MIPI线通过MIPI延长线跟电路板进行连接；3、镜头的MIPI线通过转接口，将MIPI转接口转变成HDMI接口或者其他常用接口，在穿戴设备上面使用。可实现的穿戴设备上面使用MIPI协议CS1-2接口摄像头例子:1、头戴式摄录设备，通常镜头在眼镜上或者类似眼镜所在的部位2、军工方向使用的穿戴设备，通常佩戴在肩膀，胸前或者腰上。
[0004]本发明对上述MIPI协议CS1-2接口摄像头的应用更便捷和实用，为可穿戴设备使用镜头提供了解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可以在可穿戴设备中适用的镜头，要求其体积小，便于集成；分辨率高，可摄录高清图像并且能与摄录系统硬件兼容，可快速摄录和传输高清视频，提升摄录性能。
[0006]本发明可定义为穿戴式摄录摄像头设备，主要包括小型高清摄录摄像头及穿戴式辅助器件，传输画面视频组件，微型化处理平台。
[0007]现有的搭载摄像头的穿戴式设备还未开发完全，投入于市场的更是数量稀少。原因是要求摄像头所占体积小，分辨率高，传输速率快、低功耗。基于此，本发明设计了在穿戴式设备中搭载小型化摄像头的系统，其可集成度高，性能优异，微型化智能化程度高。
[0008]小型高清摄录摄像头为MIPI摄像头，其特点是，更低功耗、更高数据传输率和更小的PCB占位空间，并且专门为移动设备进行了优化，做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，保存原始数据等功能。其可以实时快速捕捉高分辨率图像，通过MIPI接口传递到图像处理器中，利用特殊的处理图像算法，实时输出摄像头所拍摄的图像。
[0009]摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
[0010]传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线。MIPI接口标准可降低成本、设计复杂度、功耗和EMI，并且其传输速率快，对于传输摄像头拍摄信息非常适合。
[0011]微型化处理平台选用FPGA作为处理器，其低功耗，并且集成度高，开发工具种类繁多从而智能化高，并且具有高可靠性，适合应用于可穿戴设备。主要功能是接收摄像头拍摄的视频信息数据，对其进行分析处理，它的并行方式处理数字信息，可满足对视频进行实时输出的需求。
[0012]本发明达到主要保护达到技术方案如下:
[0013]方案1、一种具有MIPI协议CS1-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，其特征在于其包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI显示器面板进行显示。
[0014]方案2、根据方案I所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:其中小型高清摄像头为MIPI协议CS1-2接口摄像头，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线，微型化处理平台为FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口及A/D转换处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据?目息进行米集。
[0015]方案3、根据方案2所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:所述FPGA处理器还实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作，将数字视频信号经D/A转换为模拟信号输出，以便后续在兼容MIPI显示器或其他显示设备中进行显示。
[0016]方案4、根据方案I所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其中摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
[0017]除了上述所述描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明的最优实施方式进行说 明。
【附图说明】
[0018]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步描述。
[0019]图1为系统功能流程图；
[0020]图2为FPGA功能流程图；
[0021]图3为MIPI接口实物示意图图；
[0022]图4 为MIPI 接口图。
【具体实施方式】
[0023]结合附图，以下对本发明整体的组成和功能做进一步详细说明。
[0024]本发明的硬件方面主要包括小型高清摄录摄像头及穿戴式辅助器件，传输画面视频组件，微型化处理平台，软件方面主要包括总处理器FPGA的视频信息ISP图像处理算法。
[0025]图1为系统功能流程图，MIPI摄像头的实时视频数据信息经过数据接口将视频数据传输至FPGA处理器进行处理，之后输出处理后的视频信息。
[0026]图2为FPGA处理器的功能流程图，其中采集实施模拟视频数据信息经A/D转换后变为数字视频数据输入FPGA，经过FPGA处理后输出数字视频数据经D/A转换后输出处理后模拟视频信息。
[0027]小型高清摄录摄像头为MIPI摄像头，其体积小，这种摄像头通过在FPGA做ISP图像质量算法做到光学防抖，电子防抖，自动对焦，自动白平衡，自动曝光、高动态范围，可以稳定的拍摄出清晰的画面，保存原始数据等功能。摄像头包括专用的视频传感器、图像缓存和控制接口电路。景物通过镜头生成的光学图像投射到传感器表面，通过视频传感器将光信号转化为电信号进而实时获取模拟视频信号，经过A/D (模数转换)将模拟信号转化为数字图像信号，图像实时传出。摄像头视频信号按照MIPI协议其中的CS1-2接口进行输出。
[0028]摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔。其用于帮助进行摄像头的固定，使得拍摄具有良好角度，画面更清晰。
[0029]MIPI接口图如图3及图4所示，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线。通过MIPI协议传输数据，使得传输速率更快，效果更好。摄像头的MIPI接口信号不能直接通过FPGA来采集，因此通过AD转换芯片对信号进行处理信号处理并进行传输。MIPI协议中的CS1-2接口主要的是针对摄像头的应用，有复杂的协议结构。MIPI协议具有以下特点:1)低功耗；2)每个通道能达到500-1000Mbps ；3)低成本；4)EMI。因此设计灵活，降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。使用其将摄像头传输过来的视频信息转换为可供FPGA处理的信息。
[0030]微型化处理平台选用FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据信息进行采集；实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作；将数字视频信号转换为模拟信号输出，以便后续在显示器或其他显示设备中进行显示。FPGA特有的并行接口使得它处理信息迅速，适合实时接收视频信息并进行处理，并且低功耗，符合穿戴式设备的要求。
[0031]以上全部过程均为实时进行，使用MIPI协议下CS1-2的镜头，传输数据速率快，效果好。
[0032]需要说明的是以上对本发明的MIPI传输线延长的方法:长度的改变，宽度的改变进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的使用实例和基本原理进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的必要性及优势；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种具有MIPI协议CS1-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，其特征在于其包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI协议CS1-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器面板进行显示。2.根据权利要求1所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头得到可穿戴设备摄录系统，其特征在于:其中小型高清摄像头为MIPI协议CS1-2接口摄像头，传输画面视频组件包括带有MIPI协议的数据接口及数据线，微型化处理平台为FPGA作为处理器，当摄像头实时的视频数据通过MIPI的数据接口及A/D转换处理后传输到FPGA，FPGA对这些视频数据信息进行处理。3.根据权利要求2所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头用于可穿戴设备摄录系统，其特征在于:所述FPGA处理器还实现特殊的ISP图像处理算法，从而对图像信息进行图像增强等操作，将数字视频信号经D/A转换为模拟信号输出，以便后续在兼容MIPI协议CS1-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器或其他显示设备中进行显示。4.根据权利要求1所述的具有MIPI协议CS1-2接口摄像头用于可穿戴设备摄录系统，其中摄像头辅助器件包括摄像头安装底座和周边，提供支撑的眼镜框架或轻便型头盔，将摄像头固定住，便于寻找最佳拍摄视角。
【专利摘要】一种具有MIPI协议CSI-2接口摄像头的可穿戴设备摄录系统，包括小型高清摄像头、穿戴式辅助器件、传输画面视频组件、微型化处理平台及兼容MIPI显示器面板，其中穿戴式辅助器件将小型高清摄像头固定到穿戴设备上，传输画面视频组件将小型高清摄像头摄录的视频信号传输至微型化处理平台进行处理，视频信号进行处理后输出至兼容MIPI协议CSI-2接口摄像头拍摄视屏图像的显示器面板进行显示。
【IPC分类】H04N7/18, H04N5/225
【公开号】CN104902152
【申请号】CN201510268105
【发明人】段然, 李菂, 张国伟
【申请人】段然, 李菂, 张国伟
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月21日
最新回复(0)