基于ZORAN芯片的智能数码相机系统设计与实现

    本文设计并实现了一个可应用在野外狩猎、安防监控等领域，需要日夜自动感应拍摄记录的数码拍照摄像系统。目前市场上充斥着各种各样的数码相机产品，这些产品一般都是手动触发拍照的方式，需要人为手动操作以及开机时间过长等缺点，没有红外自动感应和红外夜间照明模组，所以一般也不具备红外自动感应和红外夜视功能。本文介绍的智能数码相机系统是在普通数码相机的基础上对硬件进行改进和对软件进行优化设计，以满足特殊领域的特殊应用。

    1 一般数码相机的架构

    主要包括用于主控，并用于照相和录像的DSP，用于采集图像数据的SENSOR。该架构可用下图表示：

    各模块说明如下：

    DSP主芯片：数码相机的核心处理器件，主要完成图像信号的各种数字化处理、压缩及解压缩、编解码、接口控制功能等；

    SENSOR：图像传感器，将感应到的光信号转化为电信号，并经过信号预处理，形成10位数字图像信号；

    SDRAM：暂存系统工作过程中的程序和数据；

    NAND FLASH及SD卡：用于存储程序代码及照片和录像；

    USB接口：连接电脑，PC Camera功能；

    按键/LCD/指示灯：与操作者的交互界面；

    闪光灯/IR灯：环境暗时提供光线补偿。

    2 系统硬件设计

    传统数码相机需要用户手动拍照，不适用于户外监控。在硬件设计上，为实现自动感应触发和夜视功能，在系统设增加了自动感应触发和夜视功能这两个模块。自动触发模块有足够的灵敏度，而在暗态环境下，智能数码相机系统会打开夜视功能模块，使暗环境下拍得清晰的图片或视频，实现系统的全天候应用。其中夜视功能模块采用红外灯，波长为940纳米，相对现有的监控相机人眼观察不到红光，不易被监控目标觉察，更加适用于监控及相关领域。

    基于ZORAN芯片的智能数码相机系统，总体上包含DSP处理功能模块、PIR触发功能模块、MCU控制功能模块，如图2所示。DSP处理功能模块和大多数相机系统类似，主要包含DSP处理芯片、CMOS传感器芯片、光学成像透镜、SDRAM和FLASH存储芯片、SD卡接口、USB接口等部件。PIR触发模块包含PIR感测器、信号放大器、信号整形器。主控MCU模块连接前端PIR触发模块和后端DSP处理功能模块，主要包含主控制MCU、光敏检测电路、夜视功能模块以及用户操作界面，用于控制整个系统的工作。

    PIR传感器前端为菲涅尔透镜，用于调整红外探测的距离和方位。PIR传感器后端为信号放大器和信号整形器，如图3。从PIR出来的信号十分微弱，信号放大器将微弱信号进行两级放大，放大后的信号被信号整形器整形。模块能根据有效探测范围内的温度变化判断是否有目标出现，如果温度变化超出阀值，模块输出低电平，MCU控制模块探测到电平被拉低则启动后端DSP处理模块执行拍照或录像任务。