无人艇图像采集方式的研究.pdf

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1、第29卷第3期徐州工程学院学报(自然科学版)2014年9月Vo1．29No．3JournalofXuzhouInstituteofTechnology(NaturalSciencesEdition)Sep．2014无人艇图像采集方式的研究胡小康，张新慈(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江212003)摘要：为使无人艇在不同的工作任务下对图像进行采集，设计一种以PCLO4作为主控单元的图像采集器；在对图像进行采集的过程中，设计3种不同的图像采集方式，分别是定时采集、按艇速自动分配参数采集和按坐标自动分配参数采集，体现程序设计的

2、智能化．关键词：无人艇；图像采集；PC104；图像采集方式；定时采集中图分类号：TP751文献标志码：A文章编号：1674—358X(2014)03—0039—05随着现代科学技术的发展，从遥远的太空到广阔的海面，用于月球登陆船、卫星、无人机、无人艇等的远程控制器在各个领域都扮演着重要的角色．它们的主要任务之一就是收集信息，而大部分信息是以图片的形式存在的，因此对图像采集的研究就显得格外重要．无人艇在现代军事以及工程领域运用规模较大，其功能也由最初的单一化向多元化方向发展，设计理念也逐步与现代科技接轨，越来越广泛地运用在水面

3、作业领域_l]．无人艇的主要任务之一就是采集图像信息．传统的无人艇图像采集系统是按某一个采集频率进行数据的采集，然后再将图像传输给控制端．但是，这样的图像采集方式不仅不能体现图像采集的智能化，而且还会造成资源的浪费．为了更好地完善无人艇的图像采集系统，从图像采集方式人手进行研究，以求一种既能确保无人艇完成指定任务而又不浪费资源的采集模式，体现图像采集的多元化以及智能化．1由PC104作主控单元的图像采集器1．1系统硬件平台的设计与实现硬件平台的设计以功能模块为基本组件，包括硬盘模块、LCD模块、电源模块等．这些模块用PC10

4、4总线进行连接，同时用标准的固定孔进行固定，使得结构紧凑，从而实现模块之间的任意搭接和系统功能的扩充．此外，这种结构设计出的数据采集仪还具有密度高、体积小的特点]．数据采集系统硬件逻辑结构如图1所示．图1数据采集系统硬件逻辑结构图收稿日期：2014-05—21作者简介：胡小康(199o一)，男，江苏金坛人，硕士研究生，主要从事机械电子工程图像处理研究·39·徐州工程学院学报(自然科学版)2014年第3期1．2PC104与采集电路的接口各个单元由PC104进行控制，需要通过相关的I／O口进行信息的传送．数据采集系统PC104与

5、采集电路的接口原理如图2所示．Ⅲl札u蓁地址锁译存码及IIl数据成控制字读／写缓存区域llll数w31舫GWP2S上实时J_数lI无W人1艇速度据lI监控图2PC104与采集电路的接口原理图图2表明，PClO4在进行图像采集中，使用了5个口实施采集监控与数据读取操作，它们为Wl，W2，W3，R1，R2．其对应的控制功能如下：1)Wl和W2端口分别用于写入无人艇正在运行时的速度和实时坐标位置．PC104可以将速度与坐标作为自动进行图像采集参数选择的程序变量，是本设计智能化采集方式的体现．2)W3端口是采样方式的写入口．在无人艇

6、进行图像采集之前，需要提前选择好采用哪种采样方式，故而本系统提供了3种采样方式，分别为定时采集、按艇速自动分配参数采集和按坐标及艇速自动分配参数采集．当在W3口输入相应的参数后，就可以对应地选择采集方式．3)R1端口执行读操作．PC104监视电路的工作状态，如缓存是否溢出，A／D转换是否转换出错．4)R2端口是缓存区接口．在数据进行存盘之前，需要对数据先进行缓存，这样做的好处是可以减少PC104总线的被占用量，有利于计算机的其它数据进行交换，尤其是当采样率比较低的时候，PC104还可以进入半休眠状态，大大降低了电能的损耗．所

7、以，有了缓存区域以后，不仅提高了计算机的工作效率，同时也降低了能耗¨4]．2采集方式设计2．1定时采集方式无人艇进入水域后，往往需要航行一段时间才能到达指定水域．对图像的采集是在指定水域上完成的，在到达指定水域之前，无人艇不需要对周围环境进行图像采集．根据无人艇的艇速和航线可以判断无人艇到达指定区域的时间，进而可以设定无人艇在指定时间进行采样．无人艇定时采样程序如图3所示．无人艇在到达指定区域前一直处在等待采样期间，PC104处于定时循环状态．当无人艇到达指定区域，便开始进行图像采集，操作指令将运行参数表中各个控制字放入相应

8、的接口，同时启动各个单元电路进入工作状态．图像采集系统在驱动程序的引导下开始采集周围的图像信息，被拍摄的数据由模拟量转换成数字量自动存入缓存区．在缓存区内系统对最新的采样图像进行初步的判断，如是否曝光，是否模糊等．如果图像失效的话，系统则判断出失效原因，以便对相机参数进行修改．这样防止了无