CN108600588A - 基于Android系统的多摄像头装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Android系统的多摄像头装置及方法，包括CPU，设于CPU上的前置摄像头接口和后置摄像头接口，两个信号切换开关，前置普通摄像头，前置虹膜摄像头，后置普通摄像头和后置虹膜摄像头；前置摄像头接口和后置摄像头接口分别与两个信号切换开关电连接，一个信号切换开关分别与前置普通摄像头和前置虹膜摄像头电连接，另一个信号切换开关分别与后置普通摄像头和后置虹膜摄像头电连接。本发明具有可实现多个摄像头装置自由切换的特点。

Description

基于Android系统的多摄像头装置及方法
技术领域
本发明涉及手机或平板电脑的装置电路技术领域，尤其是涉及一种可同时支持多个摄像头的基于Android系统的多摄像头装置及方法。
背景技术
随着信息技术的快速发展，人们对信息安全的需求也日益增长，人脸识别，指纹识别等生物特征识别技术不断涌现，但在这两种生物特征中，指纹相对稳定但录取指纹是侵犯性，并且极易被复制伪造。人脸识别其主动性，非侵犯性和用户友好的特征使其应用也较为广泛，但人脸在一定程度上相对容易被伪装，并且随着年龄增长存在不稳定性。
虹膜识别作为一种高度可靠的非侵犯性生物特征识别方式，具有唯一性，稳定性，可靠性，可采集性，非侵犯性等特征，使其在身份识别中有着明显的优势，必然会在主流市场中得到广泛的应用。
然而，由于虹膜图像获取是通过专门虹膜摄像头采集的，其与手机、平板等设备上的普通摄像头的兼容问题就尤为关键。
当前Android系统最多仅支持3摄像头：后置摄像头main cam，前置摄像头subcam，及用于实现双后摄功能的main2cam。市场主流的芯片也只支持两路mipi通信，一路用作后摄，另一路用作前摄。如果需要增加前后虹膜摄像头，就需要同时板载四颗摄像头。当前Android系统并不支持同时板载四颗摄像头，若想同时支持四颗摄像头，需要投入较大的研发成本，大幅度增加产品开发周期，不利于在市场中占得先机。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的移动终端只能支持两个摄像头的不足，提供了一种可同时支持多个摄像头的基于Android系统的多摄像头装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于Android系统的多摄像头装置，包括主板、存储器，设于主板上的CPU，设于CPU上的前置摄像头接口和后置摄像头接口，两个信号切换开关，前置普通摄像头，前置虹膜摄像头，后置普通摄像头和后置虹膜摄像头；CPU分别与前置摄像头接口、后置摄像头接口和存储器电连接，前置摄像头接口和后置摄像头接口分别与两个信号切换开关电连接，一个信号切换开关分别与前置普通摄像头和前置虹膜摄像头电连接，另一个信号切换开关分别与后置普通摄像头和后置虹膜摄像头电连接；
前置普通摄像头和后置普通摄像头均为除了虹膜摄像头之外的摄像头。
本发明基于当前Android操作系统，提供了一种极为高效且低成本的软硬件设计方案实现虹膜识别功能。
以高性价比为前提，高效、稳定的实现虹膜识别功能。
为保证较短开发周期及系统稳定运行，使用Android系统原有的camera架构，以精简的代码实现该功能。
本发明采用Android系统双后摄中另一颗不常用的main2摄像头用作虹膜摄像头，硬件上采用前后虹膜均使用同一颗sensor的办法，对Android Hal层及以上而言，可认为其只有三颗摄像头，分别为普通后摄，普通前摄，及虹膜摄像头，由于虹膜前后摄采用的是同一IC，camera效果及驱动均可采用同一套代码，而只需在CAM上电部分对虹膜前后摄加以区分。
虹膜识别App在尝试开启虹膜摄像头时，首先通过写设备节点的方式告知kernel层需要打开的是虹膜前摄还是后摄，在kernel层camera上下电部分进行区分，并在HAL层中打开对应MIPI信号通道。从而在Android原生三摄像头的架构基础上，实现虹膜前后摄的功能。
本发明以极为便捷的方式，从硬件设计到软件处理上提供了一种低硬件成本，低软件开发周期，高系统稳定性及可靠性的方案，解决了当前市场多摄像头共存方案所存在的技术难点。
作为优选，还包括2路虹膜闪光灯控制电路，两个信号切换开关分别与2路虹膜闪光灯控制电路电连接；每路虹膜闪光灯控制电路均包括虹膜闪光灯驱动芯片U9022、滤波电路、升压电路、下拉电路、输出电路和闪光灯LED3；虹膜闪光灯驱动芯片U9022分别与滤波电路、升压电路、下拉电路、输出电路和一个信号切换开关电连接，输出电路与闪光灯LED3电连接。
作为优选，所述输出电路包括二极管D7631、电感L8425，电容C1016、电容C10159和电阻R9717；二极管D7631负极分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022和电感L8425一端电连接，二极管07631正极分别与电容C1016一端和电阻R9717一端电连接，电感L8425另一端分别与电容C1016另一端、电容C10159一端和闪光灯LED3电连接，电容C10159另一端分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022、电阻R9717另一端和闪光灯LED3电连接。
作为优选，滤波电路包括电容C10156和电容C10157；电容C10156和电容C10157一端均与虹膜闪光灯驱动芯片U9022电连接，电容C10156和电容C10157另一端均接地。
作为优选，两个信号切换开关分别为4路MIPI信号切换开关BCT644和2路MIPI信号切换开关BCT642；
4路MIPI信号切换开关BCT644包括BCT644芯片、电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7，BCT644芯片分别与电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7电连接。
作为优选，2路MIPI信号切换开关BCT642包括BCT642芯片、电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713，BCT642芯片分别与电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713电连接。
一种基于Android系统的多摄像头装置的方法，包括如下步骤：
(1-1)开机时，Android系统以读设备ID的方式对主板进行识别，确认与主板连接的后置普通摄像头，前置普通摄像头，备用摄像头的驱动IC型号；备用摄像头为前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-2)用户在Android系统的人机交互界面上选择需要打开的摄像头，Android系统执行所述摄像头的软件流程；
(1-3)若用户选择的是前置普通摄像头或后置普通摄像头，则Android系统开启前置普通摄像头或后置普通摄像头；
(1-4)若用户选择的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头，Android系统的linux操作系统的应用层以读写文件节点的方式与linux操作系统的内核层通信，告知内核层需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-4-1)linux操作系统读取文件节点，得知当前需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-4-2)若需打开前置虹膜摄像头，则linux操作系统控制前置虹膜摄像头上电，且保证后置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和前置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化前置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别；
(1-4-3)若需打开后置虹膜摄像头，则linux操作系统控制后置虹膜摄像头上电，且保证前置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和后置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化后置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别。
因此，本发明具有如下有益效果：采用硬件电路实现多个摄像头功能的自由切换，通过两个切换芯片以及其它分立元件搭建的MIPI信号切换电路，在只支持前后摄像头各一组的平台上，实现了多个摄像头的应用；
电路简单，成本低，控制方便、简洁、可靠性高；
用户可以根据需求，基于摄像头像素的要求，选用支持不同MIPI数据组的切换芯片，从而降低成本；
软件开发周期短，系统稳定性高，可靠性好。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图；
图2是本发明的4路MIPI信号切换开关BCT644的一种电路图；
图3是本发明的2路MIPI信号切换开关BCT642的一种电路图；
图4是本发明的虹膜闪光灯控制电路的一种电路图；
图5是本发明的一种流程图。
图中：CPU 1、前置摄像头接口2、后置摄像头接口3、信号切换开关4、前置普通摄像头5、前置虹膜摄像头6、后置普通摄像头7、后置虹膜摄像头8、虹膜闪光灯控制电路9、滤波电路91、升压电路92、下拉电路93、输出电路94。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种基于Android系统的多摄像头装置，包括主板、存储器，设于主板上的CPU 1，设于CPU上的前置摄像头接口2和后置摄像头接口3，两个信号切换开关4，前置普通摄像头5，前置虹膜摄像头6，后置普通摄像头7和后置虹膜摄像头8；CPU分别与前置摄像头接口、后置摄像头接口和存储器电连接，前置摄像头接口和后置摄像头接口分别与两个信号切换开关电连接，一个信号切换开关分别与前置普通摄像头和前置虹膜摄像头电连接，另一个信号切换开关分别与后置普通摄像头和后置虹膜摄像头电连接。
如图1、图4所示，还包括2路虹膜闪光灯控制电路9，两个信号切换开关分别与2路虹膜闪光灯控制电路电连接；每路虹膜闪光灯控制电路均包括虹膜闪光灯驱动芯片U9022、滤波电路91、升压电路92、下拉电路93、输出电路94和闪光灯LED3；虹膜闪光灯驱动芯片U9022分别与滤波电路、升压电路、下拉电路、输出电路和一个信号切换开关电连接，输出电路与闪光灯LED3电连接。
输出电路包括二极管D7631、电感L8425，电容C1016、电容C10159和电阻R9717；二极管D7631负极分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022和电感L8425一端电连接，二极管D7631正极分别与电容C1016一端和电阻R9717一端电连接，电感L8425另一端分别与电容C1016另一端、电容C10159一端和闪光灯LED3电连接，电容C10159另一端分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022、电阻R9717另一端和闪光灯LED3电连接。
滤波电路包括电容C10156和电容C10157；电容C10156和电容C10157一端均与虹膜闪光灯驱动芯片U9022电连接，电容C10156和电容C10157另一端均接地。
当识别到用户打开的是前置虹膜摄像头，会自动打开其所对应的前置虹膜闪光灯控制电路的PWM(Pulse Width Modulation)信号TR_LED_EN2，实现闪光灯LED3的亮灭。后置虹膜摄像头的闪光灯电路与前置虹膜摄像头的闪光灯电路一样，其控制方式也一致。
如图2所示，两个信号切换开关分别为4路MIPI信号切换开关BCT644和2路MIPI信号切换开关BCT642；图2中右部画圈的管脚分别接到后置普通摄像头和后置虹膜摄像头；
如图3所示，4路MIPI信号切换开关BCT644包括BCT644芯片、电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7，BCT644芯片分别与电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7电连接；图3中右部画圈的管脚分别接到前置普通摄像头和前置虹膜摄像头。
如图4所示，2路MIPI信号切换开关BCT642包括BCT642芯片、电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713，BCT642芯片分别与电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713电连接。
如图5所示，一种基于Android系统的多摄像头装置的方法，包括如下步骤：
步骤100，确定各个摄像头的驱动IC型号
开机时，Android系统以读设备ID的方式对主板进行识别，确认与主板连接的后置普通摄像头，前置普通摄像头，备用摄像头的驱动IC型号；备用摄像头为前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
Android系统只能支持3个摄像头，因此，本发明的前置虹膜摄像头和后置虹膜摄像头轮流作为备用摄像头；
步骤200，用户在Android系统的人机交互界面上选择需要打开的摄像头，Android系统执行所述摄像头的软件流程；
步骤300，若用户选择的是前置普通摄像头或后置普通摄像头，则Android系统开启前置普通摄像头或后置普通摄像头；
步骤400，若用户选择的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头，Android系统的linux操作系统的应用层以读写文件节点的方式与linux操作系统的内核层通信，告知内核层需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
步骤410，linux操作系统读取文件节点，得知当前需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
步骤420，若需打开前置虹膜摄像头，则linux操作系统控制前置虹膜摄像头上电，且保证后置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和前置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化前置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别；
步骤430，若需打开后置虹膜摄像头，则linux操作系统控制后置虹膜摄像头上电，且保证前置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和后置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化后置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，包括主板、存储器，设于主板上的CPU(1)，设于CPU上的前置摄像头接口(2)和后置摄像头接口(3)，两个信号切换开关(4)，前置普通摄像头(5)，前置虹膜摄像头(6)，后置普通摄像头(7)和后置虹膜摄像头(8)；CPU分别与前置摄像头接口、后置摄像头接口和存储器电连接，前置摄像头接口和后置摄像头接口分别与两个信号切换开关电连接，一个信号切换开关分别与前置普通摄像头和前置虹膜摄像头电连接，另一个信号切换开关分别与后置普通摄像头和后置虹膜摄像头电连接。
2.根据权利要求1所述的基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，还包括2路虹膜闪光灯控制电路(9)，两个信号切换开关分别与2路虹膜闪光灯控制电路电连接；每路虹膜闪光灯控制电路均包括虹膜闪光灯驱动芯片U9022、滤波电路(91)、升压电路(92)、下拉电路(93)、输出电路(94)和闪光灯LED3；虹膜闪光灯驱动芯片U9022分别与滤波电路、升压电路、下拉电路、输出电路和一个信号切换开关电连接，输出电路与闪光灯LED3电连接。
3.根据权利要求2所述的基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，所述输出电路包括二极管D7631、电感L8425，电容C1016、电容C10159和电阻R9717；二极管D7631负极分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022和电感L8425一端电连接，二极管D7631正极分别与电容C1016一端和电阻R9717一端电连接，电感L8425另一端分别与电容C1016另一端、电容C10159一端和闪光灯LED3电连接，电容C10159另一端分别与虹膜闪光灯驱动芯片U9022、电阻R9717另一端和闪光灯LED3电连接。
4.根据权利要求2所述的基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，滤波电路包括电容C10156和电容C10157；电容C10156和电容C10157一端均与虹膜闪光灯驱动芯片U9022电连接，电容C10156和电容C10157另一端均接地。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，两个信号切换开关分别为4路MIPI信号切换开关BCT644和2路MIPI信号切换开关BCT642；
4路MIPI信号切换开关BCT644包括BCT644芯片、电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7，BCT644芯片分别与电容C8691、电容C8692、电阻R5和电阻R7电连接。
6.根据权利要求5所述的基于Android系统的多摄像头装置，其特征是，2路MIPI信号切换开关BCT642包括BCT642芯片、电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713，BCT642芯片分别与电容C10139、电容C10140、电阻R9712和电阻R9713电连接。
7.一种基于权利要求1所述的基于Android系统的多摄像头装置的方法，其特征是，包括如下步骤：
(1-1)开机时，Android系统以读设备ID的方式对主板进行识别，确认与主板连接的后置普通摄像头，前置普通摄像头，备用摄像头的驱动IC型号；备用摄像头为前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-2)用户在Android系统的人机交互界面上选择需要打开的摄像头，Android系统执行所述摄像头的软件流程；
(1-3)若用户选择的是前置普通摄像头或后置普通摄像头，则Android系统开启前置普通摄像头或后置普通摄像头；
(1-4)若用户选择的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头，Android系统的linux操作系统的应用层以读写文件节点的方式与linux操作系统的内核层通信，告知内核层需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-4-1)linux操作系统读取文件节点，得知当前需要打开的是前置虹膜摄像头或后置虹膜摄像头；
(1-4-2)若需打开前置虹膜摄像头，则linux操作系统控制前置虹膜摄像头上电，且保证后置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和前置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化前置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别；
(1-4-3)若需打开后置虹膜摄像头，则linux操作系统控制后置虹膜摄像头上电，且保证前置虹膜摄像头处于下电状态；同时使CPU和后置虹膜摄像头之间建立数据通道；
初始化后置虹膜摄像头的驱动IC寄存器，获取虹膜图像，进行虹膜身份识别。
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