便携式内窥镜系统CMOS图像传感器驱动设计与实现

　　由于航空发动机长期工作在过载和频繁起降等恶劣环境下,某些部位容易产生疲劳裂纹,严重威胁飞机的飞行安全。由于设计等原因,某型航空发动机蓖齿盘均压孔比较容易产生裂纹,并由此引起过好几起重大事故,因此必须对蓖齿盘进行定期检测。笔者采用內窥涡流一体化方法进行检测,将高灵敏的涡流传感器和内窥镜集成在一个探头内。涡流传感器和数字式CMOS图像传感器的信号分别传送到主处理器,经数字化以及后处理(图像去噪、特征提取、缺陷尺寸估计、腐蚀缺陷成像和时频分析)后[1],通过液晶显示器(LCD)实时显示检测过程通过操作功能键盘和菜单的相关参数,同时显示缺陷的位置、性质和形状。为实现系统的小型化和便携式的要求,设计了一种基于ARM9嵌入式微处理器S3C2440內窥CMOS图像采集系统,并设计CMOS图像传感器驱动[2]。

　　1　摄像头接口及摄像头

　　嵌入式微处理器采用SAMSUNG S3C2440,其内核为ARM公司的ARM920T处理器核,是目前主频很快的嵌入式移动CPU,内核电压为1.3V,采用16/32位ARM920T RISC核心,接口支持数码摄像头、TFT/STN液晶屏、USB、HOST/DEVICE、SD/MMC/SDIO存储卡以及触摸屏等。

         S3C2440嵌入式微处理器的摄像头接口(CAMIF)支持ITU-RBT.601/ 656 YCbCr8比特标准的图像数据输入,最大可采样4096×4096像素的图像。具体摄像过程见图1。

　　CMOS图像采集系统所采用的摄像头为Om-niVision公司生产的OV7660[3]。其特点是灵敏度高、低电压工作、标准串行摄像头控制总线( SCCB)控制、可输出窗口尺寸可调的UXGA/SVGA/VGA/QVGA等不同像素的图像、图像格式是原始RGB/RGB(4∶2∶2)/ YUV(4∶2∶2)/YCbCr(4∶2∶2)和图像处理可编程等。

　　2　CMOS图像采集系统设计

　　工业内窥镜主要包括CMOS传感器、传导纤维、导光束、光源、电源和监视器(图2)。由于监视器及电源体积大、不便携带且图像不能保存,不便于后期信号处理。CMOS图像采集系统引入嵌入式系统,其体积小、输入电压低、触摸屏显示、利用编程可以实现图像处理和存储的优点,结构见图3[4]。

　　3　CMOS图像传感器驱动设计

　　3.1　设备驱动程序的框架

　　Wince的设备驱动程序可分为如下几个部分:

　　(1)驱动程序的注册与注销　向系统增加一个驱动程序意味着要赋予它一个主设备号,这一赋值过程应该在驱动程序的初始化中完成。接下来就是给程序一个设备驱动程序名,该名字必须插入到目录中,并与驱动程序的主设备号和次设备号相连。在关闭字符设备或块设备时,还需要从内核中注销设备,并释放主设备号。