2010年11月14日 星期日

FJUCam2/VCam可以使用的Camera Module

我們ISLab實驗室目前正發展FJUCam2/VCam板子,以自行發展Smart Camera,並進行Video Surveillance, Robotic Vision, Augmented Reality、Portable Medical System等Embedded Vision的應用。

我們的FJUCam2/VCam是一個高性能的嵌入式系統,仍需要再搭配Camera Module以成為完整的Camera System。本文旨在說明FJUCam2/VCam可與各種不同Camera Module的結合方式。

我們發展的FJUCam2/VCam,,已經有雛形出來,如下所示:
FJUCam2/VCam正面
FJUCam2/VCam背面

可以看到此板子雖然稱之為Camera,但是其實沒有包含光學鏡頭與感測器。因此還需要加上這兩個組件。

至於Camera Module,包含也就是光學鏡頭(Lens)與影像感測器(CMOS/CCD Sensor)與ISP(Image and Signal Processing)[2]都需要另外連接。

將FJUCam2/VCam與Camera Module組合好的硬體,我們稱之為Camera System;若再加上軟體(作業系統、驅動程式、電腦視覺演算法),則我們稱之為Smart Camera

FJUCam2/VCam與Camera Module連接的方式有三種:USB、Composite Video、Camera Bus。以下分別說明之。

一、USB
       以USB來將Camera Module擷取的影像傳送到FJUCam2/VCam,是比較單純的作法,此作法需要搭配OS安裝該USB Camera的驅動程式方能擷取影像,方便之處在於FJUCam2/Vcam的OpenCV可以直接從該驅動程式抓取影像成為IPLImage影像結構的記憶體。
        目前FJUCam2/VCam的主板已經有2個USB介面,可供連接USB Camera Moduel。

        此種作法又有2種差別:

   1. 一體成形的Camera Module
         也就是一般PC上常用的USBCam/WebCam。此種Camera的鏡頭與、攝影機、ISP都已經是一套成形的產品。如羅技(Logitec)、Minoru等Camera都屬於此類,並且已經可以與FJUCam2/VCam整合。
          此種方法的優點是可以快速整合FJUCam2/VCam硬體成為一台完整的Camera,缺點是影像品質較低、解析度較差、只能定焦、可變化性少。

   2. 分離式Camera Module(分別組裝Lens與Image Sensor)
          自己找Lens與Image Sensor來組合成為Camera Module。例如我們ISLab實驗室已經有PointGray等Image Sensor多台,並有Tamron的二十餘顆監控用定焦光學鏡頭,有各種不同的焦距。因此可以自行組合出各種不同的Camera Module。
          Lens與Image Sensor連接的方式,有C Mount與CS Mount兩種。
          分離式方法的好處,在於可以自行組合各種變化的Camera System,如近紅外線攝影機、變焦攝影機、高畫素攝影機等。

二、Composite Video
        此種方式是善用現在市場上大多數Camera Module都已經採用Composite video輸出,因此可大幅擴充FJUCam2/VCam的Camera能力。例如熱顯像攝影機[3]的輸出介面都是Composite Video。
        目前FJUCam2/VCam的主板並未提供Composite Video In的介面,需在第二層擴充版提供。FJUCam2/VCam的硬體架構將在論文發表後,再來撰文說明。
        此種作法的立即好處,是可以讓FJUCam2/VCam直接成為特殊規格Smart Camera,如Thermal Smart Camera。

三、Camera Bus
        此種方式透過OMAP3530的Camera Interface直接將Camera Module的影像以數位匯流排直接傳送給OMAP3530,通常也是使用一體成形的Camera Module,如Miniture camera module[1]。但由於傳輸協定較為複雜,目前FJUCam2/VCam並不採用此種方法。


本文先將FJUCam2/VCam的模組連接方式簡要說明如上。後續會另外撰文說明Smart Camera的觀念,並闡述FJUCam2/VCam與Smart Camera的關連。

[1] Color Camera Cubes, A. Wilson, OptoIQ, 2010/11/1.
[2] 嵌入式視覺系列, Part I-嵌入式系統上DSP的發展方向:ISP,王元凱,2010/10/09.
[3] 熱顯像攝影機(Thermal Camera)於FJUCam2/VCam之應用與考慮,王元凱,2010/9/5.

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