摄像头图像采集模块讲解

《摄像头图像采集模块讲解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、燕山大学电气工程学院智能车实验室一、智能车制作路线图了解往届比赛规则选择比赛组别选择主控单片机购买相应配件机械+硬件设计软件设计与调试校内赛、区赛、国赛50%下落不明25%半路跳槽15%壮烈牺牲官网查询光电电磁摄像头直立趴着16位xs12832位冷火32位k60同一学校同一组别单片机型号不同46燕山大学电气工程学院智能车实验室一、摄像头组小车构成框图需要视频分离模拟摄像头最小系统单片机电源：DC3.3VDC5V舵机电机舵机电源电机驱动输出调试模块输入调试模块测速模块摄像头I/OECTI/O或ADI/OPWM&I/OPWM&I/O46燕山大学电气工程学院智能车实验室一、智能车摄像头类型图像

2、传感器根据感光原理可以分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器。根据信号输出形式又可以分为模拟信号输出与数字信号输出。下面分别就图像传感器的这几种类型进行简单的讨论。其摄像头的分类和大概的优缺点如上图所示，CCD摄像头的优点是图像质量高，动态性能好。缺点是素元颗粒大，体积大，能耗高（往往需要12VDC升压电路），需要外围电路控制，且无法和外围信号处理电路集成。但是因其成像质量较CMOS好的原因，高端照相机，摄像机等对图像质量要求较高的设备往往使用CCD图像传感器。CMOS的缺点是图像质量较CCD差，动态性能不如CCD。但CMOS的优点是像素元颗粒小，体积也小，像素阵列可以和信号处理器集成

3、在一起，由于集成了内部信号处理器，所以可以设置参数，故CMOS芯片一般可以直接同步输出数字信号和时序信号。CMOS图像传感器的图像质量虽然较CCD的差，但是并没有影响到智能车的控制或者说没有严重到不可克服的程度。而通过上文介绍，我们知道CMOS传感器相较于CCD有着以下的优点：CMOS图像传感器功耗小，一般只需5V电压即可工作，甚至有3.3V型号，相较与CCD的12V电压需求相比，CMOS传感器的电源与系统大多数芯片和控制电路相兼容，无需额外升压电路，采用CMOS简化了电路，提高了可靠性。46燕山大学电气工程学院智能车实验室一、摄像头信号转化有很多种方案方案一：采用单片机的AD口，读取图

4、像数据。这个方案的优点是外接电路简单。缺点是受到单片机AD转换速率的影响，读取的数据慢，而且数据错误率较高，同时严重的占用单片机的资源，导致程序运行慢等的缺点。一般单片机超频到64M下，一行采集大概是80个点。其精度对于图像的分析是不够的，特别是前瞻50cm以后的信号。所以一般刚刚接触摄像头的选手会选择此方案。但是稍微要提高车子的速度，该方案有很大的局限。所以我们手创科技不推荐选手选择此方案。方案二：采用片外AD芯片，例如是高速AD转换芯片：TLC5511。其优点是转化速率快，能够实现比较准确的数据转换。但其缺点是外围电路比较复杂，同时占用8个单片机IO口，成本比较高等。从对图像的黑线提

5、取的角度考虑，比较难实现动态阀值（动态阀值提取黑线的具体原理，下面会介绍）。TLC5511电路图如下图说明：方案三：采用高速比较器，例如是高速比较器AD8032，（我们试验LM393也可以达到此效果）。通过选择合适的电压作为比较器的参考电压，把图像信号转化为高低电平信号，其输出信号直接接到单片机的IO口，可以读取到图像信号，一般可得到黑线为1，白板为0的图像信号，（或者是黑线为0，白板为1的图像信息）。此方案优点是数据转化速率快，若输出信号接单片机低位的IO口，同时单片机超频到64M和使用指针程序，一行可以采集到250个点。同时能够实现准确的数据转换（几乎不会出错）。其精度对于图像的分析

6、是够的，一般在光线均匀和46燕山大学电气工程学院智能车实验室参考电压合理的前提下，最远处的黑线信号可以采集到4-5个点。此方案缺点是参考电压固定不变，若不经过其他电路或者软件处理，很难实现动态阀值，所以导致图像信号受环境光线强度的影响。造成车子的环境适应能力很差，特别是当车跑的快时，容易丢失信号，造成车子未能正确识别路径。所以此方案虽然有很大的优点，但也有其比较致命的缺点。手创科技团队根据以上三种方案的分析，决定充分利用方案三的优点，同时解决了方案三的缺点，提出了方案四，方案四是在方案三的基础上改进的，并且把方案四的技术集成到手创科技团队开发的摄像头，该摄像头输出行中断信号，场中断信号，

7、图像黑线和白板的高低电平信号（这里是通过电路实现的，输出的电平信号可以直接接单片机任意的一个IO口，都可以读取图像信息）。方案四：？？采用高速比较器，例如是高速比较器AD8032，（我们试验LM393也可以达到此效果）。通过镜像电路，得出与原图像信号相反的电压信号作为比较器的参考电压，（也就是按照我们人的思维，当摄像头输出电压比较高的白板时，我们希望找到一个比这个白板的电压低很多的电压值作为比较器的参考电压，同时若摄像头输出电压比较