【正文】 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 圖像采集與處理 ............................................................................................. 18 攝像頭的驅(qū)動(dòng) ...................................................................................... 18 圖像采集 .............................................................................................. 20 視頻顯示系統(tǒng) ................................................................................................. 22 第 5章 系統(tǒng)的調(diào)試及誤差分析 .................................................................................. 23 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 ............................................................................................. 23 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 ............................................................................................. 24 系統(tǒng)的誤差分析 ............................................................................................. 25 結(jié)論 .................................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 1 附錄 1 ................................................................................................................................. 2 附錄 2 ................................................................................................................................. 3 附錄 3 ................................................................................................................................. 4 致 謝 ................................................................................................................................ 22 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒 論 研究背景 目前我國公路 的 總長度已經(jīng) 是 世界第二 ,其帶來了 龐大 的經(jīng)濟(jì)利益和 國家 之間的 貿(mào)易 。追尾事故 幾乎 占交通事故 總數(shù) 的 20%以上 ， 尤其是在 高速公路發(fā)生的追尾事故高達(dá) 36%之多 。主要由于 車間 間距小于最小安全 的 間距和駕駛員反應(yīng) 緩慢 或制動(dòng)系統(tǒng)性能 失靈 所致。 這就是人們常所的 “ 串車 ” 現(xiàn)象。當(dāng)今 社會(huì) 為了解決汽車的安全問題 隱患， 政府和汽車廠商采取更多 行動(dòng)是 被動(dòng)的安全措施 ，例如減速帶 、 安全氣囊 與 汽車 ABS 防抱死系統(tǒng)。 研究 意義 伴隨著人民的生活質(zhì)量提高，車輛幾乎車位了每個(gè)家庭必備的生活用品，這也就意味著在城市中車輛快速的增加著，車輛之間距離變少，所以交通事故也增加了許多，這就引起了民眾的關(guān)注。 而且 倒車 事故給車主帶來許多 煩惱 ，例如 不小心撞上路邊停靠的車輛 、消防水籠頭， 萬一要是撞上路邊玩耍的兒童那就更加的不堪設(shè)想了 ， 于是一款專 為汽車 的 倒車設(shè)置 “ 倒車?yán)走_(dá) ” 被商家研發(fā) 了 出來 ，倒車?yán)走_(dá)可以 幫助 解決駕駛?cè)藛T的 許多問題 ， 大幅度 降低倒車 追尾 事故 的發(fā)生。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 研究 的現(xiàn)狀 近年來 , 國內(nèi)外 出 現(xiàn)了許多 倒車?yán)走_(dá) 方案 , 基于諸如超聲波、微波、激光、紅外、GPS等 其他 路線 .。 根據(jù)感應(yīng)器 類型 的 不同，倒車?yán)走_(dá)分為 三類，第一類 粘貼式 ：粘貼式感應(yīng)器就是感應(yīng)器的背面有特殊的膠水，我們就可以把這個(gè)東西粘到保險(xiǎn)杠。 粘貼 式感應(yīng)器 后面 有一層膠， 可以在后保險(xiǎn)杠上直接粘上 。 懸掛式感應(yīng)器 主 要用于載貨車。數(shù)字式顯示設(shè)備是 一個(gè) 像火柴盒大小 的 物品 ，安裝在 車內(nèi) ，直接用數(shù)字表示汽車與后 車 的距離， 而且 可精確到 10厘米，讓駕駛員 清楚的了解距離 。蜂鳴式就是利用系統(tǒng)設(shè)置的一個(gè)距離，到達(dá)了這個(gè)距離蜂鳴器就開始發(fā)出警報(bào)。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和目標(biāo) 本設(shè)計(jì) 的可視化倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，以 常見 的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以 ARM板 為平臺(tái)，集成了超聲波測距、語音報(bào)警、 攝像頭 視頻采集、 TFT顯示等功能，很好地解決了普通倒車?yán)走_(dá) 不能觀察 與 后車之間的 距離 ，智能化差等缺點(diǎn)，因此 被 廣泛運(yùn)用，其特點(diǎn)如下： （ 1） 擴(kuò)展型非常的強(qiáng)。 （ 2） 體積比較小，相對(duì)于以往的一些雷達(dá)更加的先進(jìn)，集成度高，很多設(shè)備都可以在一個(gè) ARM板上完成 。這款倒車?yán)走_(dá)是用嵌入式處理集成度很高，對(duì)于電腦控制的芯片，防塵、防震的功能更強(qiáng) ! （ 4） 實(shí)用性也非要的高，對(duì)于普通的汽車來說，這款設(shè)計(jì)完全的滿足其需求！ 總體方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖：如圖 21 所示， 系統(tǒng)大概分為五個(gè)模塊 ： （ 1） 超聲波發(fā)生模塊 ： 由 STM32F103RCT6 芯片控制超聲波模塊發(fā)出超聲波。 （ 3） 攝像頭圖像采集模塊 ： 本設(shè)計(jì)采用 OV7670 攝像用于采集圖像信息。 （ 4） 顯示模塊：本設(shè)計(jì)采用的屏幕是 寸的 TFT 顯示屏， TFT 材質(zhì)的顯示屏分辨率對(duì)比與同類的攝像頭比較高。 （ 5） 語音報(bào)警模塊：這個(gè)模塊就在 ARM 板上鑲嵌著。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 A R M 主 控驅(qū) 動(dòng) 電 路整 形放 大S P I 口 通 訊超 聲 波 控 制 模 塊超 聲 波 接 受 模 塊攝 像 頭 采 集顯 示 模 塊語 音 報(bào) 警 圖 21 系統(tǒng)總框圖 CMOS圖像傳感器的分類 目前市面上使用較多的圖像傳感器按像素主要分為被動(dòng)、主動(dòng)式、數(shù)字式三類。PPS 像素結(jié)構(gòu)很簡單。由于結(jié)構(gòu)的簡單，造成了很多缺點(diǎn)，例如像素尺寸小、讀寫速度慢噪聲比大，這些都是因?yàn)槠渲械奶畛湟蜃雍碗娙荼榷继吡恕? （ 2）主動(dòng)式像素結(jié)構(gòu) 上世紀(jì) 90 年代，隨著科技的發(fā)展，人們研究出了新的像素結(jié)構(gòu)被稱為有源式（ APS） ，由于人們對(duì)像素的追求，所以主動(dòng)式像素結(jié)構(gòu)降低了填充因子。主動(dòng)式像素結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，讀寫速度加快；第二降低噪聲。一種新型的像素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了。而且耗能也減少了。這個(gè)邏輯單元 CPLD 對(duì)像素列陣的掃描是逐行和隔行兩種方式的。 視頻的采集方案 攝像頭 是記錄人們生活的一種工具，在其他方面也有很多的用途，例如遠(yuǎn)程會(huì)議，交通管理，商場監(jiān)控等等。攝像頭在人們生活中變成了不可或缺的物品。 一類 是數(shù)字式的攝像頭，數(shù)字式攝像頭 的作用就是 可以把采集設(shè)備采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)， 之后 PC 機(jī)就把這些視頻存貯下來。 現(xiàn)在一般的地方都是使用數(shù)字式的攝像頭。這個(gè)攝像頭的電路非常的簡單，易于安裝，對(duì)我起到了很大的幫助，而且系統(tǒng)也非常的穩(wěn)定、可靠性也非常的的高 [3]。 該采集器 是一款高集成的視頻采集芯片，通過 ARM 系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，便可以實(shí)現(xiàn)視頻的采集了。 （ 2） 有標(biāo)準(zhǔn)的 SCCB 接口，兼容 I2C 總線接口。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 視頻處理芯片的分析 嵌入式的快速發(fā)展使其在攝像領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。由于 FPGA 芯片具有數(shù)據(jù)的同時(shí)處理的功能，所以適合實(shí)現(xiàn)視頻算法，而且具有流水線的結(jié)構(gòu)。 ASIC，由于 它 的視頻編碼和解碼不靈活限制了 它 的應(yīng)用，而且需要更多的時(shí)間來完成，通用性又很低，所以不能應(yīng)用于本設(shè)計(jì)。這些芯片都各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)， 所以選擇時(shí) 需要逐個(gè)的比較其功能和實(shí)用性 。 還有 自帶的緩存芯片 AL422B，由這個(gè)芯片支持的 FIFO 可以幫助攝像頭存貯采集到的信號(hào)。 視頻的壓縮 與 傳輸方案 對(duì)于各視頻來說，其壓縮的過程是整個(gè)技術(shù)的核心，因?yàn)槲覀冞@個(gè)設(shè)計(jì)是防追尾小車，所以我們要用到的視頻壓縮方法是實(shí)時(shí)壓縮，實(shí)時(shí)壓縮也正是用處很廣泛的方法。 視頻的傳輸就是把攝像頭采集來的信號(hào)進(jìn)行傳輸，一般的傳感器分為 CCD（ charge couple device） 傳感器和 CMOS(plementary metal oxide semiconductor)傳感器，下面我就來比較一下這兩種傳感器各方面的特性，在以前的應(yīng)用中，由于 CMOS 傳感器成型不清晰的緣故， CCD 傳感器就一直被最為主流的傳感器被大家使用者，但是隨著科 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 技的發(fā)展， CMOS 傳感器的集成度也越來越高，所以成像的效果也大幅度的提高了，下面我們來對(duì)比下這兩種傳感器，以便于我們來選擇。而且 CMOS 傳感器的傳輸速度高于 CCD 傳感器， CMOS 傳感器的邏輯擺幅大，高電平和低電平分別與電源的高電平、低電平相近，并且它的穩(wěn)定性比較好，它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是對(duì)稱的，消耗的功率就比較少，發(fā)熱也就少了，接口也是非常的方便，因?yàn)檩斎氲淖杩贡容^高，所以容易驅(qū)動(dòng)。 超聲波測距方案 超聲波測距主要就是利用超聲波內(nèi)的兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板， 當(dāng)它的兩級(jí)外 加脈沖信號(hào) 相同 ，其頻率等于 超聲波的兩個(gè) 壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)， 共振板由壓電晶片共振引起的震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生超聲波。接收端就是來接收發(fā)出的脈沖 [6]。所以 相位檢測法適合于本設(shè)計(jì)，我們選擇這個(gè)測法。時(shí)間乘上聲速就是傳輸距離。采用微處理器脈沖計(jì)數(shù)的方法．可以精確地測出 t的值。 STM32F103ZET6 作為本系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé) 處理圖像采集到的信息和超聲波 信號(hào) ，設(shè)置和控制 LCD 顯示屏顯示 車后路況 ，檢測參數(shù)設(shè)置和操作， 發(fā)出 命令控制 視頻采集 模塊采集圖像信息，讀取和解析模塊接到的 命令 ，訪問 FIFO 操作文件 ,圖像通訊系統(tǒng)在微控制器 STM32F103ZET6 的