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    網絡監控中的攝像頭調法
    作者:admin 發表時間[2013-02-03]

    在圖像處理的嵌入式系統中,由于涉及機器視覺的處理分析,使得對圖像生成工具攝像頭的調試變得比較麻煩。 本文主要以HCS12作為主控芯片的攝像頭組小車調試為例對調試方法進行介紹。

      機器視覺簡介

      機器視覺就是用機器代替人眼來對外部環境進行感知并做出測量和判斷。通過成像器件(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。在一些對系統實時動作要求比較高的系統中,人的反應速度和信息處理能力是無法滿足要求的,而機器視覺易于實現信息集成,和計算機控制系統相結合,可以提高系統的自動化程度。

      攝像頭調試目的

      在嵌入式系統中攝像頭調試的目的是使攝像頭的機械和電氣參數在滿足系統要求下能產生質量最高的圖像數據。一個涉及硬件和軟件的成像系統,成像的質量好壞往往受到來自外界干擾和自身限制的很多因素的影響,這些影響會產生噪聲和成像不均勻。來自軟件層面的因素往往是算法的問題,這個層面的問題可以通過理論分析的數學計算解決,來自硬件層面的因素則而要用儀器進行調試,通過實驗測量分析才能解決,由于硬件處理系統底層,所以硬件的質量會直接影響軟件的質量,從而影響最終成像質量。對攝像頭進行調試就是要從硬件層面上盡量消除干擾。

      攝像頭調試方法

      由于嵌入式系統是一個比較廣的概念,所以本文以HCS12作為主控芯片的攝像頭組小車調試為例對調試方法進行介紹。

      (一)外部搭設電路連線CRT顯示器

      從模擬攝像頭上引出電源、地、信號三根引線,對攝像頭供電,再將視頻信號線接到電視盒視頻輸入接口。電視盒的VGA-OUT接至CRT顯示器,從而實現CRT對經數字化的攝像頭視覺進行顯示。

      此種方法為完全硬件層面顯示,提供和人眼視覺完全一樣的顯示效果,對攝像頭安裝和自身物理參數校正具有顯著幫助。

      (二)片外擴展LCD液晶

      HCS12系列MCU中含有串行外設接口SPI(Serial Peripheral Interface),能實現MCU之間的數據傳輸,且其速度比通過串行異步通信(SCI)方式快。SPI模塊也支持MCU也外圍設備間的雙向、同步、串行通信,實現MCU的外設擴展。 市場上諾基亞3310液晶價格低廉,成像基于二值點陣,顯示模塊為48*84個點列,對相關信息顯示表現為對相應點寫入數據使其呈現不同顏色。

      1.顯示字符在系統運行時以字符形式提示系統相關運行參數。每個字符占用點列8*6,需要6字節數據,完成字符顯示只需在編程對指定位寫入相應數據。由于該液晶模塊本身不帶有字庫,所以在程序開始時要先定義ASCⅡ表字符的液晶顯示點陣數據,即一個大小為N*6字節的二維數組。

      2.顯示圖片模擬攝像頭采集的視頻信號經過MCU的A/D數字化后,信息存儲在一個40*70的二維數組中,再將數組二值化,便能在48*84分辨率的液晶模塊中顯示,使開發者實時對攝像頭機器視覺進行觀測。

      此種方法為硬件和軟件相結合的顯示方法,能實時跟蹤顯示攝像頭相關信息,顯示時不會打斷系統運行流程。

      (三)自寫串口通訊上位機軟件

      利用MCU的SCI模塊發送圖片數據至PC機,上位機利用MSCOMM控件編程對通訊數據進行讀取。讀取數據后,便能利用windows程序強大的數據處理能力和圖片顯示能力對圖片數據處理,如:根據數據對圖片進行重繪,對數組濾波分析并顯示濾波效果,將接收數組以文件形式導出為計算機仿真提供數據來源。

      此種方法為完全軟件顯示法,只而要從MCU收到數據,便能在PC機上實現一系列處理,對檢驗圖形變換效果、濾波分析優劣以及數據仿真思想都有著其它方法無法比擬的優勢。

      調試方法優劣比較

      1.CRT調視法。通過接入攝像頭視頻信號,CRT能高保真顯示機器視覺。但只能局限于對攝像頭參數測試和攝像頭機械位置調整,對高級點的數字信號就無能為力了。

      2.LCD調試法。直接接在單片機SPI口上進行數據傳輸,能實時刷新顯示圖片,此模塊可以直接搭載在系統上,實時顯示系統相關信息。但由于模塊分辨率限制,只能顯示黑白二值,造成數字圖片失真。

      3.串口調試法。能充分利用PC機強大的數據處理和圖片顯示功能,能實現數字圖片高精度像素點顯示,并導出灰度數值表,為VC,MATLAB仿真提供現場數據。但PC和MCU間數據傳輸速度太慢,缺乏實時性,缺乏動態跟蹤的優點。

      編者按

      三種攝像頭調試方法各有優劣,但相互結合便能在系統設計的不同階段實現功能互補。機器視覺屬于當今工業自動化領域一個比較新的領域,在開發的過程中必然會為斷涌現出各種優秀的調試方法,本文僅結合作者經歷提出三種成本低廉,可行性高的方法,希望對廣大嵌入式開發者會有所幫助。


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