【正文】 年代出現(xiàn)了電荷耦合器件( CCD器件),它是一種半導(dǎo)體固體成像器件。攝像器件的幾個主要參數(shù)是：響應(yīng)度,信噪比,惰性,分辨力。信噪比(S/N)是圖像信號的峰值電平Usp與雜波有效值Un之比, 單位用分貝(DB)。在看電視時有時看到在一個移動的亮物體圖像后面拖著一個亮“尾巴”就是這種惰性的反映。而分辨力是攝像器件分解圖像細節(jié)的能力。在靈敏度、成本、分辨率、噪聲控制等方面，CCD傳感器都優(yōu)于CMOS傳感器。本課題選用了CCD傳感器。自然景物所受的光照變化是很大的, 正午時地面照度可達到 100000 (勒克斯),而太陽剛剛落下地平線時約為100 (勒克斯)。改變像的照度可以從兩方面入手；一是改變光學(xué)鏡頭的相對孔徑(D/f),即入瞳直徑D與焦距f 之比；二是改變透光率。隨著計算機多媒體應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊，技術(shù)日新月異，各種軟件和硬件層出不窮。各半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家不斷創(chuàng)新、改進，力求通過簡單的操作達到完美的效果，使視頻輸入處理功能不斷完善，給圖象多媒體的后期操作帶來更多的方便。它采用CMOS工藝，通過簡單的I2C總線與PC機接口?？蔀橐曨l桌面系統(tǒng)、圖象多媒體、數(shù)字電視、圖象處理、視頻電話等的應(yīng)用提供極大方便。有以下主要特點：（1）可編程選擇四路視頻輸入中的一路或兩路組成不同的工作模式，在其內(nèi)部有兩路模擬視頻信號處理通道，可進行靜態(tài)增益控制或自動增益控制兩路8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換；（2）可對芯片編程進行白電平控制、抗混疊濾波、梳狀濾波；（3）能實現(xiàn)行場同步信號的自動檢測和分離，并且行同步信號的起始位置與結(jié)束位置均可根據(jù)需要進行編程控制，片內(nèi)產(chǎn)生的時鐘通過數(shù)字PLL鎖定行同步；（4）場頻50Hz或60Hz自動檢測，并自動在PAL和NTSC之間自動切換，并能對不同輸入制式的亮度信號和色度信號進行處理，并實現(xiàn)亮度、色度和飽和度的片內(nèi)控制；（5）可方便使用不同的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)輸出格式 [7]。SAA7111有四條視頻信號輸入引腳AI1AI1AI2AI22。經(jīng)過處理后的亮度信號一路送到色度信號處理電路經(jīng)過綜合處理后產(chǎn)生Y、u、V信號，再經(jīng)過格式化后從16位的VPO輸出；另一路進入同步分離電路．并經(jīng)數(shù)字PLL產(chǎn)生行、場同步信號HS和VS，同時PLL驅(qū)動時鐘發(fā)生電路以產(chǎn)生與HS鎖定的時鐘信號LLC和LLC2。從平方解碼器出來的色差信號經(jīng)過一個低通濾波器后便可獲得所需帶寬的色差信號。Y信號也被送到色度信號處理器，經(jīng)過延時補償與梳狀濾波后的uV信號一起進入RGB變換矩陣以產(chǎn)生RGB信號，然后通過格式選擇器由VPO輸出。亮度信號處理電路的工作過程是這樣的：8位亮度信號(CVBS、S—VHS、HI8格式)送到一個可切換的預(yù)濾波器進行高頻成分的損失補償，然后再送到中心頻率為F=，以最大程度地減弱色載波信號(對S一VHS、HI8格式，它必須是旁通的)，最后再經(jīng)可變帶寬濾波和匹配放大后進行疊加以產(chǎn)生Y信號供上面的色度信號處理使用。I2C總線由串行數(shù)據(jù)線(SDA)和串行時鐘線(SCL)組成，通信時，所有具備I2C總線接口的器件都連接到這兩根線上，而且既可以發(fā)送數(shù)據(jù)也可以接收數(shù)據(jù)，但任意時刻只能有一個主控器件進行I2C總線的控制，其他器件都為被控器件，它們分時占用總線。首先由主器件發(fā)出開始信號S，表示開始啟動數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳送的方向由讀寫位R/W的值確定，而且數(shù)據(jù)傳送為8位，高位在前，低位在后。最后當全部數(shù)據(jù)傳送完后，由主器件產(chǎn)生停止信號P，表示總線傳送結(jié)束。由上可知，I2C總線數(shù)據(jù)傳輸采用了應(yīng)答式的工作方式：即發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)后由接收方發(fā)送是否正確接收的應(yīng)答信號，發(fā)送方以此作為是否繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳送的判斷依據(jù)。 隨動機構(gòu)為了使攝像頭自動跟蹤目標及擴大感知范圍，要求視覺系統(tǒng)一定要有隨動性，即要實現(xiàn)視覺傳感器的水平和俯仰運動。： 隨動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖伺服馬達是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)[10]。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應(yīng)盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達會產(chǎn)生噪音）。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達提供了原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。下面是一個微型伺服馬達的實物圖：伺服馬達（舵機）的基本工作原理是將來自接收機的遙控脈沖信號，經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動馬達的旋轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)換成機械動作，馬達根據(jù)脈沖信號決定轉(zhuǎn)動的方向和動作量來驅(qū)動齒輪組，最終獲得要求的動作。傳統(tǒng)的模擬伺服器，有專有的邏輯芯片和定時裝置，以及標準的30芯導(dǎo)線。其實在微處理器以外二者并沒有什么分別，它們有著相同的馬達、齒輪和外殼、同樣的反饋電位器，看起來極其相似。數(shù)字伺服器是先將接收機輸出的模擬脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在把控制信號傳送給馬達放大電路時，還得將數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬脈沖信號，由該模擬脈沖信號控制末級電流的導(dǎo)通，驅(qū)動馬達旋轉(zhuǎn)，唯一有不同的地方是在輸出電流中疊加了數(shù)字脈沖，以增加扭力。這意味著動力脈沖的寬度，就是說激勵馬達的動力，可以根據(jù)微處理器的程序運算而調(diào)整，以適應(yīng)不同的功能要求，并優(yōu)化舵機的性能。就是說，相對與傳統(tǒng)的50脈沖/秒，現(xiàn)在是300脈沖/秒。這也意味著不僅僅舵機馬達以更高的頻率響應(yīng)發(fā)射機的信號，而且“無反應(yīng)區(qū)”變小；反應(yīng)變得更快；加速和減速時也更迅速、更柔和；數(shù)碼伺服器提供更高的精度和更好的固定力量。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。它是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。DSP采用的是哈佛設(shè)計，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進行傳輸，因為增加了器件的靈活性。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。由于它運算能力很強，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了一條有效途徑。本課題中我們采用DSP芯片TMS320F2812作為控制核心。并且提供浮點數(shù)學(xué)函數(shù)庫，從而可以在定點處理器上進行浮點運算，是電機等數(shù)字化產(chǎn)品控制的最佳選擇。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可以將外部的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 CAN總線通信模塊。 控制DSP內(nèi)核的工作頻率PLL時鐘模塊和用來檢測軟件硬件運行狀態(tài)的看門狗電路。相比單片機，DSP器件具有較高的集成度,更快的CPU，使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力，DSP比16位單片機單指令執(zhí)行時間快8～10倍。近年來，隨著DSP芯片產(chǎn)品價格的不斷下滑，使DSP能夠從以往的軍用領(lǐng)域迅速拓展到民用領(lǐng)域，例如應(yīng)用于計算機、網(wǎng)絡(luò)、移動電話、調(diào)制解調(diào)器和磁盤驅(qū)動器以及眾多的消費電子產(chǎn)品。DSP已經(jīng)在音效應(yīng)用中得到廣泛采用，而且大部分應(yīng)用于音效產(chǎn)品的技術(shù)，例如應(yīng)用于多媒體音效卡。由于DSP速度高、數(shù)據(jù)傳送快，還可以代替微控制器用于激光打印機、激光掃描及光盤只讀存儲器等計算機外設(shè)。隨著DSP技術(shù)的迅速推進以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，導(dǎo)致DSP的功能越來越多樣未來10年，全球DSP產(chǎn)品將向著高性能、低功耗、加強融合和拓展多種應(yīng)用的趨勢發(fā)展，DSP芯片將越來越多地滲透到各種電子產(chǎn)品當中，成為各種電子產(chǎn)品尤其是通信類電子產(chǎn)品的技術(shù)核心，將會越來越受到業(yè)界的青睞。它的研究對于開發(fā)手眼協(xié)調(diào)的機器人在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天等方面的應(yīng)用有著極其重要的意義 [13] 。機器視覺機構(gòu)主要由兩大部分組成：攝像機和視頻解碼器SAA7111共同完成對被攝物體圖像的采集與數(shù)字化；圖像信號處理器處理圖像信號，它相當于人的大腦,是機器視覺系統(tǒng)的核心,完成對圖像進行處理和運算, 即算法的實現(xiàn)。本章分析介紹了伺服馬達的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和工作原理，對于目前出現(xiàn)的數(shù)字伺服器做了分析，可以明顯的看出其相比與模擬伺服器的優(yōu)勢。DSP芯片它是一種獨特的微處理器，有自