基于ov7620攝像頭智能車道路信息視頻采集及處理研究

1、基于基于OV7620OV7620攝像頭智能車道路信息視頻采集及處理研究攝像頭智能車道路信息視頻采集及處理研究王名發(fā)江智軍郭鵬南昌大學(xué)南昌330031摘要：摘要：本文研究了基于視覺傳感器的道路信息采集系統(tǒng)以及視頻信號的處理算法，智能車的處理器使用了MC9S12XS128，采樣系統(tǒng)的硬件部分使用OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭；軟件部分的關(guān)鍵是采用雙數(shù)組交替存儲及處理技術(shù)，使采集系統(tǒng)具有較高的效率，比較符合實時性的要求。通過實驗證明，該種算法具有良好

2、的實時性、可靠性和魯棒性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：OV7620；視頻采集；圖像處理；視覺導(dǎo)航；邊緣檢測中圖分類號:TP文獻(xiàn)標(biāo)識碼:BTheVideoCaptureProcessingResearchonSmartCarRoadInfmationBasedonOV7620CameraWANGMingfaJIANGZhijunGUOPengNanchangUniversityNanchang330031ChinaAbstract:Inthispape

3、rtheroadinfmationcollectionsystemsprocessingalgithmsofvideosignalwasresearchedbasedonvisionsenstheprocessofSmartcarusedMC9S12XS128thehardwareofSamplingsystemusingOV7620digitalcameraThekeyofsoftwarepartistheturnofdoublear

4、raystageprocessingtechnologywhichmadetheAcquisitionsystemhashigherefficiencymeinlinewiththerequirementsofrealtime.Experimentshaveprovedthatthealgithmhasgoodrealtimeperfmancereliabilityrobustness.Keywds:OV7620；VideoCaptur

5、epictureprocessingVisualNavigationEdgedetection機(jī)器視覺技術(shù)自起步起到現(xiàn)在已經(jīng)有近20年歷史?？梢哉f機(jī)器視覺技術(shù)作為一種工程應(yīng)用技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)是隨著工業(yè)自動化的發(fā)展而逐漸發(fā)展和完善的。所謂機(jī)器視覺就是用視覺傳感器代替人眼來做測量和判斷，這也是模式識別的基礎(chǔ)。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過圖像傳感器（即圖像攝取裝置，分為CMOS攝像頭和CCD攝像頭兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，這個過程是由AD采樣

6、來完成的，然后把結(jié)果傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。在智能車導(dǎo)航技術(shù)方面，機(jī)器視覺技術(shù)由于其能提供豐富的信息、價格相對低廉、能與其他傳感器方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)融合等特點(diǎn)，成為當(dāng)前有著廣泛應(yīng)用前景的導(dǎo)航技術(shù)之一。1.1.視頻采集系統(tǒng)概述視頻采集系統(tǒng)概述本智能車是基于Freescale公司的16bit單片機(jī)MC9S1

7、2XS128B控制的，而且是對實時性要求較高的智能控制系統(tǒng)，該單片機(jī)總線頻率可以在1696Mhz之間，根據(jù)實時性要求應(yīng)該是總線頻率越高單片機(jī)運(yùn)行速度越快，但是實驗證明超過96Mhz后系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。所以本系統(tǒng)設(shè)定總線頻率為72Mhz。圖像采集時，為了減小的硬件復(fù)雜度，增強(qiáng)模塊的獨(dú)立性。本文采HQ7620數(shù)字?jǐn)z像頭，它是基于Omnivsion公司的CMOS圖像傳感器OV7620的方案設(shè)計；13英寸數(shù)字式CMOS圖像傳感器OV7620，總

8、有效像素單元為664(水平方向)x492(垂直方向)像素內(nèi)置10位雙通道AD轉(zhuǎn)換器，輸出8位圖像數(shù)據(jù)具有自動增益和自動白平衡控制，能進(jìn)行亮度、對比度、飽和度、Y校正等多種調(diào)節(jié)功能其視頻時序產(chǎn)生電路可產(chǎn)生行同步、場同步、混合視頻同步等多種同步信號和像素時鐘等多種時序信號5V電源供電，工作時功耗120mW待機(jī)時功耗10uW。能夠滿足本系統(tǒng)道路識別的要求。2.視頻采集系統(tǒng)硬件設(shè)計視頻采集系統(tǒng)硬件設(shè)計[1]2.1圖像傳感器工作原理圖像傳感器即攝

9、像頭是組成機(jī)器視覺系統(tǒng)的非常重要的元器件。根據(jù)其原理不同分?jǐn)z像頭主行中斷？場中斷？行中斷服務(wù)函數(shù)清除行中斷標(biāo)志場中斷服務(wù)函數(shù)清除場中斷標(biāo)志出口場中斷行中斷中斷入口圖2：采樣系統(tǒng)的程序流程圖Fig2:Theflowtofsamplingsystem但是，我們知道圖像采樣完成后還需處理。一種很直接的算法就是等待圖像采樣完成后再進(jìn)行圖像處理，這種叫串行執(zhí)行方式。這種方式的缺點(diǎn)是效率比較低。因為我們采用每隔3行采樣一行的方式，所以這樣就白白浪費(fèi)

10、掉了隔行采樣的優(yōu)勢。由是本文提出視頻采樣和處理并行執(zhí)行的算法。3.2雙數(shù)組交替存儲算法設(shè)計[3]視頻采樣和處理并行執(zhí)行算法其實就是利用采樣行之間的3行視頻信號的時間來進(jìn)行圖像處理和其它控制。這樣就遇到一個問題:當(dāng)這一行圖像處理沒有完成時下一行數(shù)據(jù)來了刷新了數(shù)組，導(dǎo)致處理與采樣的混亂。為了解決這個問題本文采樣雙數(shù)組交替存儲算法：即定義兩個數(shù)組，分別為init_data1和init_data2，并分別為這兩個數(shù)組定義圖像已準(zhǔn)備標(biāo)志變量和數(shù)組

11、鎖定標(biāo)志變量，這樣我們根據(jù)這兩個標(biāo)志變量就可以進(jìn)行有效的數(shù)組管理。數(shù)組管理程序流程圖如圖3所示：數(shù)組管理入口哪個數(shù)組準(zhǔn)備好？其它數(shù)組2數(shù)組1圖像未準(zhǔn)備好處理數(shù)組1中的數(shù)據(jù)處理數(shù)組2中的數(shù)據(jù)使數(shù)組1處于已鎖定狀態(tài)使數(shù)組2處于已鎖定狀態(tài)出口圖3：數(shù)組管理程序流程圖Fig3:theflowtofarraymanagementprocedures數(shù)組管理程序使得數(shù)組1和數(shù)組2交替進(jìn)行存儲和處理工作。使得CPU利用率得到最大化，控制周期也縮短了。

12、同時，在宏觀上來看該視頻采集系統(tǒng)的圖像采集與處理是并行執(zhí)行的，這種思想是來自操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理原理。在微觀上，數(shù)組管理程序的運(yùn)行原理是這樣的：在采集過程中，當(dāng)數(shù)組沒有被鎖定時，采樣得到的圖像數(shù)據(jù)就存儲到該數(shù)組里，若采集完成那么就給變量DataReady賦值為1，即表示圖像已經(jīng)準(zhǔn)備好；在處理過程中，當(dāng)數(shù)組的DataReady標(biāo)志為1，即表示該數(shù)組圖像已經(jīng)準(zhǔn)備好，則先鎖定該數(shù)組，然后處理該數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù)。如此就實現(xiàn)了所謂的采集與處理的并行執(zhí)行