又一神级DIY！自己动手做数码相机

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－终点摄影（体育比赛）

由于这些功能，线性扫描相机在很多地方得到了广泛应用，你可以在许多重要的设备上发现它们。比如：

十年的时间之后，拜飞速发展的半导体工业所赐，芯片们的价格终于降到了可以接受的地步。现在即使是入门的新手也能随意享受到32位的微处理器和海量的存储卡，所以我依靠最新的技术重新开始了这个项目！

3.2、重建图像

上图展示了如何为这个线性扫描相机制作外壳。这是从一个高知电子（Takachielectricindustrial）的SW-85B塑料盒改造而来的外壳，这个项目的光路需要控制的非常精确，所以设计，加工，装配的时候都需要特别注意。这里有外壳的图纸。带有线性传感器的模拟部分电路板安装在可动的螺钉上，这样就能随意调整距离。

让我们估计一下每次写数据操作所能容许的时间耗费。在这个制作里，所有32K的SRAM都用来做数据缓冲器，而程序在16K的ethernetRAM上运行。数据缓冲器分成两半，其中一块填充数据的时候另一块将数据写入闪存。这要求在每8毫秒里写入16KB的数据，每次操作必须在下次操作之前完成。接下来的软件技巧可以解决这个问题。

线性CCD传感器（Charge-coupledDevicelinesensor，线性电荷耦合传感器）是线性扫描相机中最为重要的部分。我十多年前就在电子城中买下了它。但是想要制作一台小体积的便携线性扫描相机有些困难，电路部分需要高性能的微处理器和大容量存储器，在当时一般的个人制作对这些昂贵的高级货只能敬而远之。于是它被我扔到一个破烂盒子里，连我自己都几乎忘记了。

线性扫描相机的一般用途同胶片时代的狭缝相机类似。狭缝相机很容易在性能上击败线性扫描相机，它的感光颗粒直径14um，远远小于CCD中单元的直径，意味着极好的分辨率。但是玩狭缝相机意味着你要足够的取景，对焦，拍摄和冲印能力，非老鸟不能为。

在使用廉价的微处理器将图像数据存入SD卡时会遇到一些困难，主要是输入的数据要在极短的时间内存进文件。这个制作中的最大数据传输率是2MB每秒。幸运的是LPC2368有一个MCI（SD/MMC卡的原生控制模式），它能提供8MB/s的数据读取和6MB/s的数据写入能力。但是这是指读写大文件时的平均速度，事实上每次读写之间都需要一些死时间用在SD卡的内部处理和文件系统上，为了避免这些浪费，一个数据缓冲器被用来在死时间中暂存数据，但是微处理器系统的内存大小是有限的，不一定有足够的空间进行缓冲。

3、软件构成

显示部分电路安装在盒子的背面，它提供了相机的操作界面。上面的器件包括一个OLED显示屏，开关。五向键和一个MicroSD插槽。打开盒盖就能安装或者移除SD卡。

调节焦距

3.3、显示图像

－传真机

线性扫描相机是数码相机的一种，它使用线性CCD传感器（一维CCD器件）作为图像传感器。普通的数码相机用一个平面CCD器件（二维CCD器件）捕捉焦平面上的图像，获取的图案是一个二维的平面。而对线性扫描相机来说，它所获取的图案是一条一维的线！

2.3、模拟电路部分

4、使用说明

线性扫描相机是数码相机的一种。这种相机一般在各种机器中作为组成部分发挥作用，一般来说不容易在实际生活中独立见到。这个制作能帮助你DIY并且进一步了解线性扫描相机。

另外一种是卷动视图，图像向上卷动，新扫描到的图像出现在屏幕底部。这个模式能够用来调整线分辨率。最后生成的二维图像的高宽比决定于线分辨率和物体移动的速度。卷动视图能够展现出捕捉到的2D景象，但是如果被摄物体不移动就只剩下水平的线了，所以相机或者物体之一一定要在给定的运动速度下拍摄，这样才能一边观察一边调节线分辨率。

这个相机需要被固定在合适的角度，这样物体所成的像可以扫过线性传感器。比如说，但物体横向移动或者横方向特别长的话，相机最好固定在线性传感器处于垂直的位置。这个角度必须精确，否则拍出的图片会出现类似平行四边形的扭曲。

调整传感器线分辨率

2.4、主控电路部分

－高分辨率。即使便宜的传感器也能做到10000点以上的分辨率。

即使每次获得的图像只有一条线，线性扫描相机还是有能力获得完整的图像。在制作一台线性扫描相机时，需要不断移动相机或者被摄物——这样每次获得的部分数据被存储在内存里，并最终像织布一样一条线一条线地拼凑成完整的图像。

相机位置

获得图像

当微处理器响应FIQ请求时，一些寄存器切换到FIQ的编组寄存器状态，然后FIQ例程可以直接进入/离开而省去了切换过程。为了最大化执行效率，一般来说FIQ例程是用汇编语言写的。在启用这一功能的数据波形图里，可以观察到8位的数据在不用存储的时候只需要0.8微秒处理，加上DMA模式下从总线写入SD卡也只用了2微秒，这样的延迟可以接受。

这次使用的透镜是C-mount接环的，它是工业摄像头中使用的标准镜头之一，但是不那么好弄到。我用了一个C-CS的转接环来将镜头装到壳体上。一个UNC（英制统一螺纹粗牙系列）螺母粘在盒子的底面上用来固定摄像头。盒内涂了一层导电涂料做电磁屏蔽。

尽管有这些用来尽可能减小死时间的方法，SD卡或多或少还有一些内部处理时间。在挑选SD卡的时候需要挑写入速度尽可能快的SD卡。我在许多牌子之间做过比较，结果发现东芝产SD卡有最小的写入延迟，也有最稳定的表现。

其中一种是范围视图，输入的图像信号连接到Y轴，就像像示波器的输入。Y轴信号表示亮度，X轴信号表示各点在线性传感器上的位置。这个模式适于用来观察感光度和聚焦情况。不同点之间数据的差距可以用来帮助对焦，当图像聚焦时，波形图上产生许多峰谷，出现最大的峰峰值表明焦距已经对上。这是现在数码相机里自动对焦功能的原型。

AD转换器的像素采集率可以高达2.1M像素每秒。首先，图像数据被存储在微处理器的缓冲存储器里。因为每秒2.1M的数据量对软件来说实在太过分，图像数据会存储到PLD的先进先出队列里。队列半满时触发微处理器的DRDT中断，然后微处理器一次接受一半队列的数据。队列的大小是16字节，也就是说软件的操作周期只要有像素采集率的1/8就足够。这对触发中断来说不算太快，但是仍然需要微处理器高速运行。这个项目里用了ARM7TDMI核心的快速中断请求功能（FIQ，fastinterrptrequest，通过编组寄存器产生低延迟中断），可惜在Cortex-M3核心中这一功能被去掉了。

1.1、相机原理

这是何等的飞线功力……

在每一行数据中有1094个像素，但其中有效的只有1024个。这些数据被存入内存，中断信号SYNC#在每一行数据的开始输出，用来同步第一个像素的数据。

主控电路板包括一个微处理器（MCU），一个可编程逻辑器件（PLD）和电源部分。微处理器的芯片是一个NXP的LPC2368，它集成了一个在72MHZ下工作的ARM7TDMI核心，512K字节内存，32K+16K+8K字节的SRAM，还有给力的外围设备。它可以通过一个集成的SD卡控制器在4位原生模式下控制外置的MicroSD存储卡。LPC系列的ARM微处理器广泛用在现在的电子制作中，因为它的市场政策很对路，物美价廉。

－对物体的尺寸和长度没有限制，对很长的物体也能正确成像。

2.2、光路和外壳

2.5、显示电路部分

－机器视觉（检查长形物体）

－简单紧凑的光学系统。不需要扫描桌。