飞思卡尔摄像头信号传输与识别.pdfVIP

 有关摄像头组的材料 图像采集与路径识别 要实现一个完整的基于摄像头的智能小车，第一步要做的就是将摄像头输出的模 拟信号通过DSP 的A ／D 转换采集到DSP 中，然后对采集到的原始图像数据进行 处理，以获取赛道中央的黑线在图像坐标系中的位置。接着，就要利用处理得到 的图象信息对智能小车进行控制。 所以，可以说对于基于摄像头的智能小车，图像采集是至关重要的。只有做 好了图像采集，才谈得上“智能”，否则小车只能是个“瞎子” 摄像头。 要做图像采集，那么首先要选择好摄像头。 摄像头分黑白和彩色两种，由于赛道是“白底黑线”，所以为达到寻线目的， 只需提取画面的灰度信息，而不必提取其色彩信息，所以我们选择采用黑白摄像 头。较使用同等分辨率的彩色摄像头而言，这样可减少单片机采样的负担。 此外，摄像头根据成像原理，分为CCD 和CMOS 两种，CCD 成像效果好，CMOS 更省电，可以根据自己队的侧重点进行选择。 摄像头的工作原理是：按一定的分辨率以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫 描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的 电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。 摄像头连续地扫描图像上的一行，则输出就是一段连续的电压信号，该 电压信号的高低起伏反映了该行图像的灰度变化。当扫描完一行，视频信号端就 输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3V），并保持一段时间。这样相当 于，紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉 冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后（因为摄像头是隔行扫描的），开 始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着又会出现一段场 消隐区。该区中有若干个复合消隐脉冲，其中有个远宽于（即持续时间长于）其 它的消隐脉冲，称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志 摄像头每秒扫描25 幅图像，每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描 50 场图 像。奇场时只扫描图像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。 由于奇场和偶场在空间上相差非常小，所以可以忽略奇偶场差别。 也就是说，每秒有50 副图像产生，每20ms 就有一副完整的图像产生。（所以基 于CCD 的小车控制周期即为20ms） 摄像头指标 摄像头有两个重要的指标：有效像素和分辨率。分辨率实际上就是每场行同步脉 冲数，这是因为行同步脉冲数越多，则对每场图像扫描的行数也越多。事实上， 分辨率反映的是摄像头的纵向分辨能力。有效像素常写成两数相乘的形式，如 “320x240”，其中前一个数值表示单行视频信号的精细程度，即行分辨能力；后 一个数值为分辨率，因而有效像素=行分辨能力×分辨率。 上届摄像头分析 我们用的是 以1/3 Omni Vision CMOS 为传感芯片的摄像头，它扫描的每场 中有320 行信号，其中第23 行到310 行是视频信号，第311 行到下一场的第 22 行是场消隐信号。在视频信号区，每行信号持续的时间相同，约为62us；每 行的行同步脉冲持续时间也相同，约为4.7us。而在场消隐区，每行持续的时间 会有所变化，每行对应的消隐脉冲持续的时间，尽管其中大多数为3.5us，但也 有变化。在场消隐区中，第320 行的消隐脉冲持续的时间远长于其他消隐脉冲的 时间，此脉冲即为场同步脉冲。 参数分析 因为8013 DSP 的AD 转换时间在32M 主频的情况下最短为2.125us。如果选 用一个分辨率为 320 线的摄像头，则单行视频信号持续的时间约为 20ms/320=62.5us，AD 对单行视频信号采样的点数将不超过[62.5/2.125]=29 个。 若使用分辨率为 640 线的摄像头，则单行视频信号持续的时间约为 20ms/640=31us，AD 对单行视频信号采样的点数将不超过[31/2.125]=14 个。这 就是说，分辨率越高，单行视频信号持续的时间就越短，AD 对单行视频信号所 能采样的点数就越少。 所以我们应该选择线数尽量低的摄像头 实际情况下，8013 每行采集到32 点与理论相符。 LM1881 要使用模拟摄像头，那么必然要用到 LM1881 视频同步信号分离芯片（简称 LM1881）。 1881 可从摄像头信号中提取信号的时序信息，如行同步脉冲、场同步脉冲和 奇、偶场信息等，并将它们转换成 TTL 电平直接输给单片机I/O 口作控制信号 之用。 其中，引脚2 为视频信号输入端，引脚 1 为行同步信号输出端（如图4.7 中的 b）。