專利名稱：一種攝像頭和數據處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種帶有特定部分自動跟蹤功能的攝像頭和數據處理裝置的設計方案。
背景技術：
目前，在圖像處理領域中，傳統的攝像頭只能輸出固定位置的圖像，即圖像的空間邊界是固定的；而如果加入可在一定范圍內擺動的機械裝置，則涉及到電信號到機械信號的變換，不但控制變得復雜，整體系統實現的成本也會提高不少。隨著百萬像素圖像傳感器的出現，這種問題越來越突出。
攝像頭一般應用于網絡視頻上，由于帶寬的限制，因此通常VGA的尺寸大小就可以滿足用戶的需求。對于擁有百萬像素并且其輸出像素陣列可以控制的傳感器的攝像頭，如果用戶在使用過程中主要關心特定部分，當該特定部分的位置發生變動時，就希望通過調整傳感器實際輸出像素陣列的位置來使該特定位置處于圖像的中間位置。這樣就產生了一種需求，希望有一種可以自動調節輸出像素陣列的攝像頭，可以根據用戶的需要，靈活地調整攝像頭輸出。

發明內容
本發明提供一種可以靈活地調整輸出圖像的攝像頭及數據處理裝置，用以解決現有技術中存在的攝像頭只能輸出固定位置的問題。
根據本發明的一方面，本發明提供的攝像頭包括圖像傳感器、微控制器、圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊和USB總線模塊，所述圖像傳感器用于采集圖像信號；所述的圖像傳感器接口模塊接收所述圖像傳感器采集的圖像數據，并將圖像數據傳送給圖像處理模塊或USB總線模塊；所述圖像處理模塊用于對接收到的圖像數據進行處理；所述微控制器發送控制信號給所述的圖像傳感器接口模塊和圖像處理模塊；所述USB總線模塊接收圖像傳感器接口模塊或圖像處理模塊發送的圖像數據并將其輸出；其中所述攝像頭還包括與圖像處理模塊相連圖像識別模塊，其用于對圖像處理模塊處理后的圖像數據進行預定物體識別并對預定物體進行運動檢測，所述圖像傳感器包括有決定其實際成像區域的像素陣列寄存器，根據圖像識別模塊檢測出的預定物體的運動矢量來重新配置圖像傳感器的像素陣列寄存器，以控制圖像傳感器的實際成像區域。
進一步的，所述的圖像識別模塊為人臉識別模塊，所述的人臉識別模塊上，加載有人臉識別程序。
進一步的，攝像頭還包括圖像壓縮模塊，其接收圖像處理模塊發送的圖像數據，并將所述的圖像數據壓縮后處理后，經USB總線模塊輸出。
進一步的，所述特定物體識別模塊為移動物體識別模塊，所述的移動物體識別模塊上，加載有移動物體識別程序。
進一步的，圖像識別模塊通過檢測預定物體中心點的移動矢量來確定預定物的移動矢量。
根據本發明的另一方面，本發明的數據處理裝置，其用于控制外部圖像攝取設備以及對外部圖像攝取設備攝取的圖像數據進行處理，其包括微控制器、圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊和USB總線模塊，所述的圖像傳感器接口模塊接收外部攝取設備采集的圖像數據，并將圖像數據傳送給圖像處理模塊或USB總線模塊；所述圖像處理模塊用于對接收到的圖像數據進行處理并將處理后的圖像數據傳送給USB總線模塊；所述微控制器發送控制信號給所述的圖像傳感器接口模塊和圖像處理模塊；所述USB總線模塊接收圖像傳感器接口模塊或圖像處理模塊發送的圖像數據并將其輸出；其中所述數據處理裝置還包括與圖像處理模塊相連圖像識別模塊，其用于對圖像處理模塊處理后的圖像數據進行預定物體識別并對預定物體進行運動檢測，根據圖像識別模塊檢測出的預定物體的運動矢量來控制外部圖像攝取設別的實際成像區域。
進一步的，所述圖像識別模塊為人臉識別模塊，所述的人臉識別模塊上，加載有人臉識別程序。
進一步的，所述圖像識別模塊通過檢測預定物體中心點的移動矢量來確定預定物的移動矢量。
進一步的，所述特定物體識別模塊為移動物體識別模塊，所述的移動物體識別模塊上，加載有移動物體識別程序。
進一步的，還包括圖像壓縮模塊，其接收圖像處理模塊發送的圖像數據，并將所述的圖像數據壓縮后處理后，經USB總線模塊輸出。
通過本發明的技術方案，攝像頭能智能地跟蹤用戶需要輸出部分圖像的移動，始終將用戶需要輸出部分圖像設置在屏幕的中央，節省了系統資源。同時，該種攝像頭裝置可以根據用戶的需要，靈活地設置屏幕顯示內容，大大增強了攝像頭的功能。


圖1為本發明圖像傳感器有效像素陣列與實際輸出像素陣列示意圖；圖2為本發明設計的攝像頭的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖來說明本發明的具體實施方式
。
如圖1所示，是圖像傳感器有效像素陣列(也可稱之為最大輸出像素陣列)與實際輸出像素陣列(也可以稱之為實際成像區域)示意圖，圖1中給出的圖像傳感器的有效像素陣列要大于圖像傳感器的實際輸出像素陣列，清楚地顯示了圖像傳感器有效像素陣列與實際輸出像素陣列的對應關系。在圖像傳感器實際應用中，一般使用時攝像頭輸出的實際像素陣列只是圖像傳感器有效像素陣列的一部分。例如圖像傳感器的最大輸出像素陣列是1280×1024，而用戶只關心其中的640×480中的部分。對于超出的部分，實際上用戶并不關心，該部分的有效像素實際上就可以節省下來。本發明就是基于上述思想，提出一種新的攝像頭結構。
如圖2所示，是本發明攝像頭的結構示意圖，從圖中可見，本發明的攝像頭包括圖像傳感器100和數據處理裝置200。
所述圖像傳感器100用于將光電信號轉換為數字圖像并將圖像數據傳送給所述數據處理裝置200，其具有一定數目的有效像素，比如1280×1024或1024×768等。所述圖像傳感器100包括有決定其實際輸出像素陣列的像素陣列寄存器。在一個實施例中，如果需要實際輸出像素陣列為640×480，則對像素陣列寄存器進行相應配置已得到640×480的實際輸出像素陣列，另外，需要改變實際輸出像素陣列的位置，如圖1所示的那樣，則需要重新配置像素陣列寄存器的數值，也就是說，可以通過配置像素陣列寄存器來隨意移動實際輸出像素陣列(實際成像區域)的位置。
所述數據處理裝置200包括圖像傳感器接口模塊10、圖像處理模塊20、圖像壓縮模塊30、微控制器40、USB總線模塊60。
所述圖像傳感器接口模塊10根據自己內部產生或圖像傳感器產生的水平和垂直方向同步信號對圖像傳感器100的圖像數據進行采集。所述圖像傳感器接口模塊采集的數據可以直接送到USB(universal serial bus)總線模塊，然后傳到個人電腦(personal computer)上；也可以經過圖像處理模塊20進行一些圖像處理，然后再通過USB總線模塊60傳到PC上。圖像傳感器接口模塊與圖像傳感器之間的通訊可以是串行通訊方式。
所述圖像處理模塊20接收圖像傳感器接口模塊10發送的圖像數據，并對圖像進行放大、縮小、增益調節、顏色處理等相關操作。
對于網絡應用而言，由于帶寬很寶貴，經過圖像處理之后數據一般來說還要經過壓縮再經過USB總線模塊傳給PC。因此，本發明提供的數據處理裝置200配置有圖像壓縮模塊30，其用于對圖像處理模塊20處理后的數據進行壓縮處理，將壓縮后的數據通過USB總線模塊傳到PC上，這樣，減少圖像數據所占用的空間，以有效降低傳輸數據量。
所述微控制器40并通過設定其它模塊的寄存器決定是否進行圖像處理和壓縮以及圖像處理和壓縮的各種控制參數寄存器，從而達到用戶對圖像質量的要求。它還可以接受各個模塊在運行某種功能時反饋回來的中斷并對該中斷進行相應的處理。
本發明數據處理裝置200還包括有圖像識別模塊50，其加載有相應的識別程序和算法。所述圖像識別模塊用于對圖像傳感器攝取圖像中的預定物體進行識別并對預定物體進行運動檢測，根據該預定物體的移動矢量，通過圖像傳感器接口模塊10去重新配置圖像傳感器100的像素陣列寄存器以動態控制圖像傳感器的成像區域，也就是說，根據該預定物體的移動來動態控制圖像傳感器的實際輸出像素陣列的位置。
在一個實施例中，所述圖像識別模塊50中加載的是人臉識別程序和算法，此時也可以稱圖像識別模塊50為人臉識別模塊。所述人臉識別模塊50識別圖像傳感器100的攝取圖像中的人臉并判斷人臉的移動，并根據人臉移動矢量通過圖像傳感器接口模塊10去配置圖像傳感器1 00的像素陣列寄存器以動態控制圖像傳感器的成像區域，從而實現輸出圖像對人臉的動態跟蹤。
還是采用前面描述的例子，例如圖像傳感器的最大輸出像素陣列是1280×1024，而用戶只關心其中的640×480中的人像部分。圖像傳感器的實際輸出像素陣列可以通過像素陣列寄存器來控制，比如像素陣列寄存器有四個參數(x1，x2，y1，y2)，只要x2-x1＝640且y2-y1＝480就可以滿足用戶的要求。當人臉識別模塊50檢測到人臉部分的中心位置發生變動，根據移動的位置矢量，相應地調整x1，x2，y1和y2寄存器。當人臉部分在某一方向上超出圖像傳感器最大像素陣列范圍內時，實際輸出像素陣列位置在此方向上不在變化，請參考圖1，比如人臉部分在左側超出了圖像傳感器最大像素陣列范圍內，如果人臉還向左邊移動，那么不改變實際輸出像素陣列位置，如果人臉向上或向右移動，那么還要根據移動矢量改變實際輸出像素陣列位置。
根據人臉的特征，眼睛一般是成對出現，因此可以通過探測在視頻流中的一幀中是否有一對眼睛的出現，并以將眉心位置(x，y)作為人臉部分的中心位置，把此作為人臉的參照坐標。配置圖像識別模塊50的寄存器以為其設定探測周期，其決定了多少幀進行一次這樣的人臉識別。當(x，y)的值偏離預先設定的(x0，y0)的區域，該圖像識別模塊50計算出當前(x，y)和(x0，y0)的差值，把該差值加入到圖像傳感器100當前實際輸出像素陣列的坐標上。如果計算的坐標值沒有超出圖像傳感器100最大的像素陣列的范圍，則向微控制器40發出中斷請求把計算出來的值對圖像傳感器100的像素陣列寄存器進行配置，否則不進行處理。在配置過程完成后，(x0，y0)更新為當前的(x，y)。圖像傳感器100在向外輸出每一幀圖的時候，要查詢一下其輸出圖像區域寄存器并根據其輸出相應大小及位置的圖像。當發現區域寄存器改變后，圖像傳感器將根據新的像素陣列寄存器(即場同步，幀同步起始和結束寄存器)的坐標值輸出圖像。
該攝像頭還可以應用于其它運動的物體，例如運動員的跑步跟蹤等。圖像(人臉)識別模塊可以通過探測兩比較幀之間的變化部分(即運動中的運動員)，對發生運動的部分統計出一個參照點(x，y)。將該參照點與預先設計或者當前的參照點的坐標(x0，y0)進行比較，從而計算出運動物體的運動矢量。在滿足運動矢量發生在圖像傳感器有效范圍的條件下，圖像(人臉)識別模塊將向微控制器發出中斷請求。接受到中斷后，微控制器讀取運動矢量，把圖像傳感器的區域寄存器的原值加上運動矢量算出新值，然后通過圖像傳感器接口把新值寫到圖像傳感器的區域寄存器，從而實現對運動物體的追蹤。
對于其他特定部分識別，道理與人臉識別相同，只要選取了特定的參照部分，都可以該方法來實現。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種攝像頭，包括圖像傳感器、微控制器、圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊和USB總線模塊，所述圖像傳感器用于采集圖像信號；所述的圖像傳感器接口模塊接收所述圖像傳感器采集的圖像數據，并將圖像數據傳送給圖像處理模塊或USB總線模塊；所述圖像處理模塊用于對接收到的圖像數據進行處理；所述微控制器發送控制信號給所述的圖像傳感器接口模塊和圖像處理模塊；所述USB總線模塊接收圖像傳感器接口模塊或圖像處理模塊發送的圖像數據并將其輸出；其特征在于所述攝像頭還包括與圖像處理模塊相連圖像識別模塊，其用于對圖像處理模塊處理后的圖像數據進行預定物體識別并對預定物體進行運動檢測，所述圖像傳感器包括有決定其實際成像區域的像素陣列寄存器，根據圖像識別模塊檢測出的預定物體的運動矢量來重新配置圖像傳感器的像素陣列寄存器，以控制圖像傳感器的實際成像區域。
2.如權利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述的圖像識別模塊為人臉識別模塊，所述的人臉識別模塊上，加載有人臉識別程序。
3.如權利要求1所述的攝像頭，其特征在于，還包括圖像壓縮模塊，其接收圖像處理模塊發送的圖像數據，并將所述的圖像數據壓縮后處理后，經USB總線模塊輸出。
4.如權利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述特定物體識別模塊為移動物體識別模塊，所述的移動物體識別模塊上，加載有移動物體識別程序。
5.如權利要求1所述的攝像頭，其特征在于，圖像識別模塊通過檢測預定物體中心點的移動矢量來確定預定物的移動矢量。
6.一種數據處理裝置，用于控制外部圖像攝取設備以及對外部圖像攝取設備攝取的圖像數據進行處理，其包括微控制器、圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊和USB總線模塊，所述的圖像傳感器接口模塊接收外部攝取設備采集的圖像數據，并將圖像數據傳送給圖像處理模塊或USB總線模塊；所述圖像處理模塊用于對接收到的圖像數據進行處理并將處理后的圖像數據傳送給USB總線模塊；所述微控制器發送控制信號給所述的圖像傳感器接口模塊和圖像處理模塊；所述USB總線模塊接收圖像傳感器接口模塊或圖像處理模塊發送的圖像數據并將其輸出；其特征在于所述數據處理裝置還包括與圖像處理模塊相連圖像識別模塊，其用于對圖像處理模塊處理后的圖像數據進行預定物體識別并對預定物體進行運動檢測，根據圖像識別模塊檢測出的預定物體的運動矢量來控制外部圖像攝取設別的實際成像區域。
7.如權利要求6所述的數據處理裝置，其特征在于，所述圖像識別模塊為人臉識別模塊，所述的人臉識別模塊上，加載有人臉識別程序。
8.如權利要求6所述的數據處理裝置，其特征在于，所述圖像識別模塊通過檢測預定物體中心點的移動矢量來確定預定物的移動矢量。
9.如權利要求6所述的數據處理裝置，其特征在于，所述特定物體識別模塊為移動物體識別模塊，所述的移動物體識別模塊上，加載有移動物體識別程序。
10.如權利要求6所述的數據處理裝置，其特征在于，還包括圖像壓縮模塊，其接收圖像處理模塊發送的圖像數據，并將所述的圖像數據壓縮后處理后，經USB總線模塊輸出。
全文摘要
本發明公開了一種攝像頭，其包括用于采集圖像信號的圖像傳感器、微控制器、圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊和USB總線模塊，所述圖像處理模塊通過圖像傳感器接口模塊接收所述圖像傳感器采集的圖像數據，并對其進行處理，所述微控制器發送控制信號給所述的圖像傳感器接口模塊和圖像處理模塊，所述USB總線模塊接收圖像處理模塊發送的圖像數據并將其輸出，其中，所述攝像頭還包括與圖像處理模塊相連圖像識別模塊，其用于對圖像處理模塊處理后的圖像數據進行預定物體識別并對預定物體進行運動檢測，根據圖像識別模塊檢測出的預定物體的運動矢量來重新配置圖像傳感器的像素陣列寄存器，以控制圖像傳感器的實際成像區域，從而節省了系統資源。
文檔編號G06T7/00GK1852398SQ200610011948
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者吳大斌, 陳志華 申請人:北京中星微電子有限公司