數(shù)字式CMOS攝像頭在智能車中的應用

式中：ColNum+HBlanking和RowNum+VBlanking分別表示包含空白數(shù)據(jù)的總列數(shù)和總行數(shù)；fcamera表示攝像頭晶振頻率，在一幀圖像大小已經(jīng)確定的情況下，該值越大則一幀時間越短。
通過式(2)可計算出單片機一行采集像素點的個數(shù)：

式中：RowPixNum表示一行能采集到的數(shù)據(jù)；ColNum表示每一行中輸出的像素數(shù)據(jù)個數(shù)；Tcamera是攝像頭晶振，fcamera的倒數(shù)；Cycle表示一個采集周期使用的機器周期數(shù)，在整個采集過程中固定不變的；fbus表示單片機的總線周期。從式(2)可知，在fbus一定的情況下，camera越小，則一行采集到的數(shù)據(jù)就越少，這樣不利于數(shù)據(jù)分析。
綜合考慮，最終確定使用8 MHz的晶振作為MT9M011的時鐘，而采用16 MHz晶振作為HCSl2的時鐘，單行采集80個點，可滿足路徑識別的需要。
(2)攝像頭曝光時間和增益的設置問題MT9M011是一款RGB三基色的彩色攝像頭，采集到的數(shù)據(jù)為Bayer彩色格式。由于提取的是賽道上的黑線信息，圖像環(huán)境相對簡單，因此這里直接將每一個分量的值作為該點像素的灰度值處理。

如圖5(a)所示，在使用默認曝光時間和增益時采集得到的圖像有明顯的隔行噪聲效應，而且在一行間也有明顯的干擾噪聲存在。這是因為同一光源對于RGB三種分量所體現(xiàn)出的數(shù)值不同，直接將其當作灰度值處理會產(chǎn)生恢復的圖像不均勻、噪聲大的現(xiàn)象。解決辦法是通過多次
實踐調(diào)整攝像頭的曝光時間和RGB每個分量的增益值，使3個分量在同一光源下反應出的數(shù)值基本一致。經(jīng)過調(diào)整后得到的圖像如圖5(b)所示。

4 數(shù)字式CMOS攝像頭與模擬攝像頭比較
數(shù)字式CMOS攝像頭MT9M011最大的優(yōu)勢在于節(jié)約時間。選用合適的晶振及圖像大小能將整個小車控制周期限制在20ms左右。筆者曾經(jīng)做過實驗，選用20MHz的晶振作為攝像頭時鐘，將單片機倍頻到32 MHz。在這種條件下，一個控制周期的反應時間甚至能縮短到4ms左右，與模擬攝像頭的40 ms一幀圖像相比有明顯的優(yōu)勢。MT9M011的另一個優(yōu)勢是圖像大小可以任意設置，因此筆者可以軟件調(diào)整圖像的大小和視野的高度，且MT9M011與單片機接口簡單，很大程度上減輕了硬件負擔。
MT9M011在智能車比賽應用中也具有一些缺點。它不能自動適應各種光源，需要人工進行調(diào)整；同時，它的動態(tài)特性不如CCD攝像頭好，這點可以通過提高攝像頭晶振時鐘來縮短采集周期解決。

結(jié)語
本文介紹了數(shù)字式CMOS攝像頭MT9MOll在基于HCSl2單片機的智能車中的應用，并針對數(shù)字攝像頭與模擬攝像頭的各自特點進行了比較。實踐表明，選用數(shù)字式CMOS攝像頭作為智能車路徑識別傳感器是可行的。