智能車攝像頭設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-03-01 17:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器口（選用 PAD1）。 ?LM1881的行同步信號(hào)端（引腳 1）接入 S12的一個(gè)外部中斷 IRQ口。 ?LM1881的奇 偶場同步信號(hào)輸出端接 S12的普通 I/O口即可（選用 PORTM0）。 軟件設(shè)計(jì) ?在攝像頭方案智能車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，程序的主流程是：通過外部中斷采集程序?qū)z像頭的視頻信號(hào)進(jìn)行采集，主程序在兩次外部中斷的間隙中完成對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及計(jì)算并給出控制量，采樣周期為 20 ms。其中，主程序主要完成的任務(wù)是：單片機(jī)初始化和黑線提取算法；圖像濾波算法；舵機(jī)控制算法及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制算法。 軟件設(shè)計(jì) ?攝像頭方案具體主程序流程圖如圖 。 圖 攝像頭方案具體主程序流程圖 軟件設(shè)計(jì) ? 初始化算法 ? 圖像采集算法 ? 黑線提取算法 ? 圖像濾波算法 ? 控制策略及控制算法 初始化算法 ?1．鎖相環(huán)的設(shè)置 ?2．脈沖寬度調(diào)制（ PWM）初始化 ?3．定時(shí)中斷及輸入捕捉通道的初始化 ?4． A/D轉(zhuǎn)換模塊初始化 ?5．外部中端（ IRQ）的初始化 1．鎖相環(huán)的設(shè)置 ?通過設(shè)置鎖相環(huán)，可以改變單片機(jī)的時(shí)鐘頻率。在 MC9S12單片機(jī)中，靠鎖相環(huán)產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率由下面的公式得到： ? 式中， OSCCLK是外部晶體振蕩時(shí)鐘頻率，一般為 8 MHz或 16 MHz； SYNR是時(shí)鐘合成寄存器； REFDV是時(shí)鐘分頻寄存器。 ( S Y N R 1 )P L L CL K 2 O S CCL K( RE F D V 1 )?? ? ??() 2．脈沖寬度調(diào)制（ PWM）初始化 ?PWM是用于舵機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制，在MC9S12單片機(jī)中，其初始化主要包括以下 六大步驟 ：禁止 PWM；選擇時(shí)鐘；選擇極性；選擇對齊模式； 對占空比和周期編程 ； 使能 PWM通道。 3．定時(shí)中斷及輸入捕捉通道的初始化 ?定時(shí)中斷及輸入捕捉通道主要用于產(chǎn)生周期中斷以進(jìn)行速度采集，其初始化工作主要包括：設(shè)定預(yù)分頻系數(shù)；定時(shí)器溢出中斷使能；定時(shí)器使能。其中斷函數(shù)主要包括：清標(biāo)志位；用戶自己的代碼。 4． A/D轉(zhuǎn)換模塊初始化 ?A/D轉(zhuǎn)換模塊主要用于視頻信號(hào)的采集，將模擬的視頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)值，以便于后面的黑線提取算法實(shí)現(xiàn)。 5．外部中端（ IRQ）的初始化 ?IRQ主要用于捕捉視頻信號(hào)的行同步信號(hào)，產(chǎn)生外部中斷以進(jìn)行圖像采集。 圖像采集算法 ?圖像信號(hào)采集作為整個(gè)控制算法的基礎(chǔ)，具有舉足輕重的地位，同時(shí)也是智能車軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。其設(shè)計(jì)得好壞與否，直接關(guān)系到智能車的整體性能。 圖像采集算法 ?通常，攝像頭產(chǎn)品說明書上會(huì)給出有效像素和分辨率，分辨率即為每場信號(hào)中真正為視頻信號(hào)的行的數(shù)目。但產(chǎn)品說明書上通常不會(huì)具體介紹視頻信號(hào)行的持續(xù)時(shí)間、它們在每場信號(hào)中的位置、行消隱脈沖的持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，而這些參數(shù)又關(guān)系到圖像采樣的有效實(shí)現(xiàn)。因此需要設(shè)計(jì)軟、硬件方法實(shí)際測量一下這些參數(shù)。以下給出上海交通大學(xué)代表隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)測出的 1/3 OmniVision CMOS攝像頭時(shí)序參數(shù)以供參考，如表 。 圖像采集算法 信 號(hào) 屬 性 行 序 數(shù) 行持續(xù)時(shí)間 行同步脈沖 持續(xù)時(shí)間 消隱脈沖 持續(xù)時(shí)間 場消隱區(qū) 1～ 4 23 181。s 181。s 5 181。s 8 181。s 6 181。s 181。s 7～ 10 181。s 181。s 11～ 22 64 181。s 181。s 視頻信號(hào)區(qū) 23～ 310 64 181。s 181。s 場消隱區(qū) (同步脈沖 ) 311～ 314 64 181。s 181。s 315 64 181。s 181。s 316～ 319 181。s 181。s 320 181。s 28 181。s 表 1/3 OmniVision CMOS攝像頭的時(shí)序參數(shù) 圖像采集算法 ?考慮到實(shí)際賽道只是在白色 KT板上布置黑色引導(dǎo)線，路徑識(shí)別只需大致提取出黑色引導(dǎo)線即可，不必每行采集。因此，我們可以采用隔行采集思想來壓縮圖像的數(shù)據(jù)。 ?實(shí)踐證明，智能車控制系統(tǒng)的圖像傳感系統(tǒng)在單一方向上只要有 40像素的分辨能力就足夠用了。故我們只需對這 288 行視頻信號(hào)中的某些行進(jìn)行采樣就可以了。 圖像采集算法 ?假設(shè)每場采樣 40行圖像數(shù)據(jù)，為了方便軟件程序的編寫，可以均勻地采樣 288行視頻信號(hào)中的40行，即每隔 7個(gè)有效行采集一行。例如采樣其中的第 7行、第 14行、第 21行、 …、第 273行、第 280行，即采樣該場信號(hào)的第 29行、第 36
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