基于S3C44B0X的双目立体数码照相机

1 引言随着光学、微电子学以及计算机技术的发展，根据人眼“双目视差立体成像”原理，形成了多种三维立体成像与立体显示技术，目前人们开始利用这些技术研制立体电视机、立体照相机和立体摄像机等装置。 [2]近期我们尝试了一种新构思的立体摄像和立体显示系统，其基本原理为：摄像时用双镜头同时摄像来模仿人眼双目视差立体成像过程，然后分别存储获得的两幅图像数据。显示时把两幅图像数据分时送给一个双层液晶构成的显示器，该显示器分别用垂直偏振光和水平偏振光分时显示所摄得的左眼像和右眼像，人眼通过特制的偏振眼镜观看这对具有一定视差的左右眼像，经大脑视神经的处理和融合,感受到物体的立体视觉效果。系统中的双层液晶显示器是我们的主要创新点，它利用了液晶的旋光性和偏振器对正交线偏振光的选择吸收性。本文总结这一工作如下。2 硬件设计双目立体数码照相机由两个摄像头（由图像传感器OV7620和镜头组成）、一个ARM微处理器（型号为S3C44B0X）、SDRAM、液晶显示屏（型号为G35II）、液晶旋光器以及偏振眼镜组成，其结构如图1所示。图中带箭头粗线表示电信号（控制和数据信号），带箭头细线表示光信号。S3C44B0X微处理器内置有存储控制器和LCD控制器，具有71个通用I/O端口、8个外部中断源和串行I2C总线接口，在系统中用作控制核心。两个摄像头用于立体图像对（左眼像和右眼像）采集。液晶显示屏和液晶旋光器构成的双层液晶显示器用于图像对的立体显示。SDRAM作为图像数据的存储体，图像采集时存储两个图像传感器输出的图像数据，显示时从中分时取出图像数据提供给双层液晶显示器。偏振眼镜的左镜片为垂直偏振片，右镜片为水平偏振片。2.1双层液晶显示器的制作和立体显示原理双层液晶显示器由一片G35II型液晶显示屏和其上覆盖的一片液晶旋光器构成，G35II的出射光为水平线偏振光。旋光器是将深圳耀宇公司的M12864COG型图形点阵液晶模块剥去两个偏振片和背光板后自制而成，它用于对从液晶显示屏射出的图像光进行偏振调制。当G35II显示左眼像时，对旋光器的每个像素不加电压，它将入射的线偏振光的偏振方向旋转90度，成为垂直偏振光；当G35II显示右眼像时，对旋光器的每个像素加电压，它不改变入射光的偏振方向，这样左眼像和右眼像分别以相互垂直的两种偏振光从双层液晶显示器中分时射出，人的左右眼通过偏振眼镜分别观察到左眼像和右眼像。2.2 微处理器与双层液晶显示器的接口双层液晶显示器由G35II型液晶显示屏和一片液晶旋光器构成，所以微处理器与它的接口也有两部分，如图2所示。2.2.1 微处理器与液晶显示屏的接口G35II型液晶显示屏是STN型液晶图形显示模块，16级灰度，带EL背光，其外部接口信号定义如下：VFRAME：帧同步信号；VLINE：水平同步信号；VCLK：像素时钟信号；VM：驱动器交流信号；VD[0..7]：数据信号；DISP：显示控制信号。微处理器与液晶显示屏的接口，如图2所示：用S3C44B0X的PC、PD和PG口作为G35II的驱动接口，初始化时设置PC口的GPC4～GPC7为VD[4..7]功能、PD口的GPD0～GPD7为VD[0..3]功能和GPG4为输出功能。2.2.2 微处理器与旋光器的接口旋光器本质上是一片M12864COG型液晶模块，它内置有LCD控制器NT7502芯片和显示数据存储器（DDRAM)，其外部接口信号定义如下：D[0..7]：数据总线；RES1B：复位信号，低电平有效；E：读写使能信号，电平为高时有效；A0：数据/指令控制信号，高电平为数据，低电平为指令；R/W ：读写控制信号，低电平为写操作，高电平为读操作；VCC/GND：电源，3V。微处理器与旋光器的接口，如图2所示：用S3C44B0X的PE和PG口作为旋光器的驱动接口，初始化时，设置PE口的GPE0～GPE7和PG口的GPG0～GPG3为输出功能。2.3 微处理器与摄像头的接口摄像头由图像传感器OV7620和镜头组成，OV7620集成有图像感光阵列、帧(行)控制电路、视频时序产生电路、模拟信号处理电路、A／D转换电路、数字信号处理电路、数字视频输出电路及SCCB编程接口。[4]其外部接口信号定义如下：VSYNC：帧同步；HREF：水平同步；PCLK：像素时钟；Y[7..0]：8位图像数据；RESET：复位；SIO_1：SCCB总线时钟；SIO_0：SCCB总线数据；SBB：SCCB总线接口使能；SLAEN：模式使能；CS0～CS2：SCCB总线Slave ID配置。MID：多SCCB slave IDs使能。微处理器图与像传感器的接口，如图2所示：用S3C44B0X的PF和PC口作为左图像传感器的驱动接口,初始化时，设置PF口的GPF2～GPF4为输入功能，GPF0和GPF5～GPF8为输出功能以及PC口的GPC8～GPC15为输入功能，GPF1在写操作时为输出功能，读操作时为输入功能。用S3C44B0X的PE、PF、PG和PC口作为右图像传感器的驱动接口,由于Y[7..0]和旋光器的D[0..7]复用GPE0～GPE7，因此该图像传感器工作时，要设置GPE0～GPE7和GPG4～GPG6为输入功能，GPC0～GPC3为输出功能。CS0～CS2和Y[7]、Y[6]、Y[4]复用，对应的S3C44B0X GPIO口设为输出功能。。

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