基于攝像頭的路徑信息采集系統(tǒng)的簡易設計與實現(xiàn)

輸入捕捉：MC9S12DG128單片機的外部晶振為16MHz，，由于輸入捕捉寄存器為16 位，其計數(shù)值最大為65535，需要對系統(tǒng)時鐘進行分頻處理，設分配系數(shù)為a，其中

a=2-n，(n=0,1,2…7)            (1)
則分頻后的系統(tǒng)時鐘可由(2)式得，
f1=f0×a=16MHz×2-3=2MHz  (2)

即最小單位為0.5μs，對應的跑道采集精度，遠處的分辨率為0.4cm，近處的為0.2cm ，完全符合路徑識別的要求。輸入捕捉的觸發(fā)方式設置成任意沿捕捉，這樣可以簡化硬件電路的設計。以，僅僅需要計算幾個沿變化之間輸入捕捉系統(tǒng)時鐘脈沖的個數(shù)，就能精準的反映當前的路徑信。對應圖2，BC段是黑線，DE段是同步頭，AB與CD段反映的是左右視場邊沿到黑線的距離，在后續(xù)處理中，可以利用這些信息方便的計算出跑道的曲率和斜率。由于黑色導引線的寬度是一定的，每行有效圖像掃描時間都約為59.3μs，根據(jù)這些信息就可以剔除明顯的壞點，增強系統(tǒng)得抗干擾能力。

軟件實現(xiàn)：為了節(jié)約系統(tǒng)時間，在編程中主要采用中斷處理，并且設置成上升沿觸發(fā)。在場中斷期間，先調(diào)用屏蔽場同步消隱子程序，把成像效果不好的部分濾除掉，隨后打開行中斷。當經(jīng)過分頻后的行同步頭到來時，開始捕捉圖像信號的4個任意沿，在相應兩個沿之間，所捕捉到的系統(tǒng)時鐘脈沖個數(shù)就反映了當前的路徑信息。另外，為了消除偶然誤差的影響，在不降低系統(tǒng)速度測量精度的前提下，通過使用軟件上的循環(huán)隊列算法，保證了路徑信息的準確性。循環(huán)隊列的具體實現(xiàn)過程為：通過設置一個長度為L的隊列，每發(fā)生一次輸入捕捉中斷就進行一次入隊操作，由隊列“先進先出”的性質(zhì)，即替換最先入隊數(shù)據(jù)，能夠保證將最新的刷新數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理并進行控制，提高了控制的實時性。該系統(tǒng)部分軟件流程圖如圖8所示。

結(jié)語

若采用片內(nèi)A/D采集，在最高時鐘頻率2MHZ的情況下，進行一次10位精度A/D轉(zhuǎn)換的時間為7μs。這樣，采集的圖像每行只有8個像素，圖像分辨率過低。如果采用超頻的手段來補償，又會降低系統(tǒng)的可靠性。而本文采集的圖像數(shù)據(jù)分辨率為128×64,每行有128個像素，并且分辨率留有進一步提高的余留量，軟件的編寫也比較簡單。但是該方法目前還不能區(qū)分圖像的灰度，是以后需要改進之處。

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