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摄像头组培训 摄像头的选择与架设 目前市场的模拟摄像头有两大种 CCD和CMOS CCD摄像头的优点是动态性能好 即使车在高速行驶时也可得到较为清晰的图像 其缺点主要有两点 耗电量大 重量大 CMOS摄像头恰好相反 动态性能较差 高速时容易出现图像模糊的现象 但体积小 耗电小 由于它们的特性不一致 所以在架设方式的选择上会有所差别 CCD摄像头更适合做 低摄像头 因为CCD摄像头质量大 如果架设过高可能会使重心太高 同时在实践中发现 低摄像头 的动态模糊现象较 高摄像头 更为明显 而CCD高动态性能这一特点恰好可以弥补这一缺陷 与CCD相反 CMOS摄像头由于其质量轻 动态性能差的特点 更适合于 高摄像头 摄像头的选择与架设 我们学校在参加第六届全国赛时选择的就是CMOS 高摄像头 的方案 主要原因是 虽然低摄像头具有更大的前瞻 但图像畸变过于严重 我们现有的技术还无法很好的处理这种畸变 导致远处的图像不仅得不到很好的利用 反而会带来各种各样的干扰 所以最终为了保证稳定与可靠性 选择了CMOS 高摄像头 的方案 摄像头的选择与架设 除了摄像头的选型与高度选择外 摄像头的前后位置也对车的性能有很大的影响 在前后位置上 分为摄像头 前置 与 后置 后置摄像头存在的主要问题是转向以及弯入直的过程严重滞后 而前置摄像头的主要问题是动态模糊现象过于严重 所以在第六届全国赛时 我们采用了一种折中的办法 即将摄像头架在车的中部 电池之前但紧挨电池的地方 实践发现性能要好于前两种架设方式 摄像头的选择与架设 摄像头的处理电路 摄像头的处理电路 硬件二值化的数据采集 将比较器的输出接到单片机的两个外部中断引脚一个负责采上升沿 另一个负责采集下降沿 对于XS单片机 由于外部中断引脚不够 我们将其接到PT口 用PT口的输入捕捉功能实现信号采集 同时开启一个计数器 并在行中断的一开始将其恢复至初值 当图像信号反转 黑变白或白变黑 时 触发上升 下降沿中断 在这两个中断中将计数器的值记录下来 这个计数值就对应着这个反转在这一行中的坐标 从而通过这些边沿对应的计数值就可以将一行的图像的全部信息反映出来 voidinterrupt56PP5 ISR void 行中断 PIFP PIFP5 1 清中断标志 PITCFLMT PFLMT0 1 PITFLT PFLT0 1 初始化计数器值 行中断之后要保证处理时间小于 255 235 16 320个时钟周期 TIE 硬件二值化的数据采集 voidinterrupt12Timer4 ISR void 上升沿中断 PITCNT0temp PITCNT0 if Flag Down Flag Up 1 由于使用的是反向比较器 再加上消隐区信号等效为黑 所以第一个边沿一定是下降沿 v point up Line Save Flag Up PITCNT0temp 上升沿中断记录计数器值 Flag Up 此行有上升沿中断点加一 TFLG1 1 4 清标志 voidinterrupt14Timer6 ISR void 下降沿中断 PITCNT0temp PITCNT0 if Flag Down Flag Up 0 由于使用的是反向比较器 再加上消隐区信号等效为黑 所以第一个边沿一定是下降沿 v point down Line Save Flag Down PITCNT0temp 下降沿中断记录计数器值 Flag Down 此行有下降沿中断点加一 TFLG1 1 6 清标志 硬件二值化的数据采集 双边提取算法 先要在这里说明一点 我们的算法搜索的是左右边沿而不是左右两侧的黑线 即只检测从白色跑道到黑色的跳变和从黑色到跑道的跳变 这样即使跑道外侧有蓝色的衬底也没有影响 我们的搜索算法是一种 位置优先 的搜索方式 即在搜索左右边沿之前 先预测左右边沿可能的位置 然后根据这个可能的位置 进行左右搜索 如果搜索到了符合条件的边沿 那么再以跑道宽度为约束条件 来检验搜索到的边沿是否正确 双边提取算法 双边提取算法 确定本行搜索基准 以基准为中心左右搜索 校验搜索基准的有效性 确定本行搜索基准 首先判定 本场基准 是否找到 判定原则为连续两行找到的左 右边沿均有效 如果已找到 置位相应的标志 并在此后的行中都以上一行的左 右边沿作为本行基准 在这里说明一点 由于左右边沿是分开找的 所以 本场基准 也分左右两侧 如果本场基准未找到 则以上一场该行的左 右边沿作为本行搜索基准 双边提取算法 以基准为中心左右搜索 确定搜索基准后 以基准为中心 确定一个允许的误差范围 向左右两侧搜索 比如 如果处理某一行时 左边沿基准的坐标为100 允许的误差为30 那么搜索程序将检测70 130范围内 坐标与100最接近的一个有效跳变 并将其临时标记为本行的左边沿 如果没有则认为本行左边沿无效 双边提取算法 校验搜索基准的有效性 如果搜索程序找到了本行的左右边沿 仍然需要做进一步的判定 判定的依据是跑道宽度 如果本行的左右边沿均找到了 那么两者之差 即本行的跑道宽度 应该在某一个预设的范围内 如果不在放弃本行的提取结果 如果只找到一个边沿 则该边沿必须在图像的边上 比如仅找到右边沿 那么那么它必须在图像的左边上 双边提取算法 上述算法也并非完美 其主要问题在于 搜索基准 上 在大多数情况下 以上一行找到的边沿作为基准是可靠的 因为图像是连续变化的 行与行之间的差别并不大 但有一种情况例外 十字弯 去年比赛中的虚线让大家都十分头痛 而今年的十字弯相当于一个40cm长的虚线 其处理难度比去年还要大 所以在我们的算法中 对其进行了特殊的处理 双边提取算法 既然要单独处理十字弯 那么首先就必须识别十字弯 我们识别的依据是 图像全白 在前面讲采样时提到过 我们的硬件二值化采集的是信号的跳变沿 基于这一点 我们在提取算法中做了如下判定 if Num Point 1 由于有消隐区的存在 全白时图像有且仅有一对边沿 if v point up Line Process 0 RIGHT Image 3 此时图像中唯一的一对边沿一定在视野的最边上 Cnt Cross else Cnt Cross 0 else Cnt Cross 0 双边提取算法 当Cnt Cross的值达到一个预设值时 就判定为十字弯 此时之前行的搜索结果可能已与真实的左右边沿相距甚远 所以这时需要改变搜索策略 将 位置优先 的搜索方式改为 宽度优先 的搜索方式 即判定一对上升 下降沿所对应的差值 这个差值就是跑道宽度 是否在预期的范围内 如果在 再判定其位置与前一个有效行的搜索结果差多少 只要不是差的特别多 就可认为该搜索结果是有效的 当判定为十字弯之后 又有连续3行找到了有效的左右边沿 那么重新回到之前 位置优先 的搜索方式 双边提取算法 K10系列有很多种处理器 我们使用的是清华推荐的MK10DN512ZVLL10 其规定的最大内核频率为100MHz 可在120MHz下稳定超频运行 有512KB片内FLASH 128KB片内SRAM 这些资源完全可以满足智能车的设计需要 K10在摄像头组中的应用 我们所使用的编译环境是CW10 1 调试工具用的是清华的USBDM 它们的具体使用方法请参见清华所给的资料 在这里不再赘述 在这里强调几点注意事项 1 工程的路径中不能包含中文 2 调试结束时 一定要记得点工具栏上的结束按钮再切换回编辑界面 否则下次调试时会错误 3 BDM在线调试时 程序的执行速度会比正常运行时慢很多 K10在摄像头组中的应用 如果用CW10 1自动生成的工程模板进行编程很不方便 因为有很多地方并没有配置好 而且其启动代码也并不完善 很多地方需要在用户自己的应用程序中重新初始化 所以我们整理了一份工程模板 建立工程时只需将此模板复制过去重命名一下即可 同时我们还根据此模板开发了一些智能车用到的基本模块的例程 K10在摄像头组中的应用 ColdFire系列的32位单片机也种类繁多 我们使用过其V2系列的MCF52235和MCF52255两款单片机 其中52235规定的最大总线频率为60MHz 可在80MHz下超频稳定运行 256KB片内FLASH 32KB片内SRAM 而52255规定的最大总线频率为80MHz 可在112MHz下超频稳定运行 512KB片内FLASH 64KB片内SRAM ColdFire在摄像头组中的应用 我们所使用编译器为CodeWarrior7 2forColdFire 调试器试过官方的26针BDM接口 也试过 蓝宙 公司的十针接口 无论哪种调试器都分为RAM调试方式和FLASH调试方式 RAM调试方式比较简单 直接点击调试即可 绿色箭头 和CW5 0一样 但FLASH调试方式比较麻烦 每次调试前都需要先用FLASH编程器将程序下载到芯片中 然后再进行调试 ColdFire在摄像头组中的应用 首先选择工具栏的TOOLS FLASHProgrammer ColdFire在摄像头组中的应用 ColdFire在摄像头组中的应用 选中TargetConfiguration选项卡 并进行如下配置 每次重新打开CodeWariior后都要重新配置