FIFO芯片和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)

摘要：基于FIFO芯片AL422B，以飛思卡爾16位單片機(jī)MC9S12DG128為核心，采集攝像頭芯片OV7670的圖像信息，設(shè)計(jì)出以低速率的單片機(jī)采集高速率圖像的圖像采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用單片機(jī)控制FIFO芯片，先由FIFO實(shí)時(shí)讀取攝像頭芯片的一幅完整圖像信息，再由單片機(jī)以低速率從FIFO的相應(yīng)寄存器讀取該幅圖像，讀取的同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，得出所需圖像中點(diǎn)光源的像素距離后通過FIFO進(jìn)行下一幅圖像的采集。本方案通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，完全能滿足要求，確保了一副圖像的完整性。
關(guān)鍵詞：點(diǎn)光源標(biāo)桿；圖像；FIFO；單片機(jī)

引言
在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于圖像采集速度、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間的限制，要完整存儲(chǔ)30 fps、640×480像素大小的一幅圖像是相當(dāng)困難的。本文運(yùn)用較高性能的16位飛思卡爾單片機(jī)在超高頻的情況下直接采集圖像，也只能采集到每行320個(gè)像素，丟失圖像，無法獲得一幅完整的圖像。本文通過在圖像采集過程中增加FIFO芯片AL422B較好地解決了這一問題，相對(duì)于采用昂貴的DSP而言，降低了圖像采集系統(tǒng)的成本。

1 單目點(diǎn)光源測(cè)距原理
野外作業(yè)時(shí)，需要在運(yùn)動(dòng)中知道前方標(biāo)桿和觀察點(diǎn)之間的距離。本文將標(biāo)桿制成等間距紅外點(diǎn)光源標(biāo)桿，滿足了基于單幀靜態(tài)圖像的小孔成像原理測(cè)距模型要求，減少了圖像處理量，提高了測(cè)量的實(shí)時(shí)性、全天候性。H為各點(diǎn)光源標(biāo)桿的實(shí)際距離；n為點(diǎn)光源個(gè)數(shù)，它可以通過圖像處理獲得；f為攝像頭焦距；標(biāo)尺實(shí)際像素物理距離h由攝像頭標(biāo)定取得。遠(yuǎn)距離測(cè)距原理示意圖如圖1所示，整條點(diǎn)光源標(biāo)桿都在攝像頭視野范圍內(nèi)。近距離測(cè)距原理示意圖如圖2所示，點(diǎn)光源標(biāo)桿只有部分在攝像頭范圍內(nèi)。通過圖1，可求出前方標(biāo)桿與觀察點(diǎn)的距離D。攝像機(jī)的成像幾何關(guān)系也可用小孔成像原理來近似表示：