基于摄像头的路径信息采集系统的简易设计与实现

输入捕捉：MC9S12DG128单片机的外部晶振为16MHz，，由于输入捕捉寄存器为16 位，其计数值最大为65535，需要对系统时钟进行分频处理，设分配系数为a，其中

a=2-n，(n=0,1,2…7)            (1)
则分频后的系统时钟可由(2)式得，
f1=f0×a=16MHz×2-3=2MHz  (2)

即最小单位为0.5μs，对应的跑道采集精度，远处的分辨率为0.4cm，近处的为0.2cm ，完全符合路径识别的要求。输入捕捉的触发方式设置成任意沿捕捉，这样可以简化硬件电路的设计。以，仅仅需要计算几个沿变化之间输入捕捉系统时钟脉冲的个数，就能精准的反映当前的路径信。对应图2，BC段是黑线，DE段是同步头，AB与CD段反映的是左右视场边沿到黑线的距离，在后续处理中，可以利用这些信息方便的计算出跑道的曲率和斜率。由于黑色导引线的宽度是一定的，每行有效图像扫描时间都约为59.3μs，根据这些信息就可以剔除明显的坏点，增强系统得抗干扰能力。

软件实现：为了节约系统时间，在编程中主要采用中断处理，并且设置成上升沿触发。在场中断期间，先调用屏蔽场同步消隐子程序，把成像效果不好的部分滤除掉，随后打开行中断。当经过分频后的行同步头到来时，开始捕捉图像信号的4个任意沿，在相应两个沿之间，所捕捉到的系统时钟脉冲个数就反映了当前的路径信息。另外，为了消除偶然误差的影响，在不降低系统速度测量精度的前提下，通过使用软件上的循环队列算法，保证了路径信息的准确性。循环队列的具体实现过程为：通过设置一个长度为L的队列，每发生一次输入捕捉中断就进行一次入队操作，由队列“先进先出”的性质，即替换最先入队数据，能够保证将最新的刷新数据进行数据处理并进行控制，提高了控制的实时性。该系统部分软件流程图如图8所示。

结语

若采用片内A/D采集，在最高时钟频率2MHZ的情况下，进行一次10位精度A/D转换的时间为7μs。这样，采集的图像每行只有8个像素，图像分辨率过低。如果采用超频的手段来补偿，又会降低系统的可靠性。而本文采集的图像数据分辨率为128×64,每行有128个像素，并且分辨率留有进一步提高的余留量，软件的编写也比较简单。但是该方法目前还不能区分图像的灰度，是以后需要改进之处。

参考文献：

1 邵贝贝， 单片机嵌入式应用的在线开发方法[M]， 北京：清华大学出版社，2004.
2 王明顺， 虚拟编码器在智能车上的应用[J，
电子产品世界，2006 (12)
3 吴建辉，印制电路板的电磁兼容性设计[M]，北京：国防工业出版社，2005
4  [美]Steven F．Barrett，Daniel J．Pack著，郑扣根译，嵌入式系统——使用68HC12和HCS12的设计与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2006
5 卓晴等.， 学做智能车[M]. 北京那个航空航天大学出版社，2007