ＰｒｏｄｕｃｔＦｅａｔｕｒｅ－产品特写摘要：结合全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛，给出了数字摄像头ＯＶ７６２０结合ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８单片机在智能车上的应用。简单介绍了ＯＶ７６２０摄像头的特点、系统的整体硬件设计电路以及软件处理部分，重点介绍了视频图像的处理方法以及黑线提取的方法。通过二值化方法实现对黑线信号的提取工作，通过边沿检测的方法实现对边沿干扰的滤除，采用插值法实现对过细的黑线部分的处理。采用ＰＩＤ的方式实现了对舵机良好的控制。经过反复的多次实验和调试，最终实现了对智能车自动寻找路径的良好控制。关键词：飞思卡尔；ＯＶ７６２０摄像头；黑线提取；中图分类号：Ｕ４６３．６收稿日期：２０１３－０６—１６文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８３Ｘ（２０１３）０９—００４１—０３数字式撩像头０Ｖ７６２０在智雒车上响应用向婷季奥颖陈进军贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５００００一、引言／公国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于工韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思灵敏度成本Ｉ司样面积下高成小高感光开口小，灵敏度低ＣＭＯＳ整合集成，成本低低，新技术高九Ｉ厅放人，噪点高㈠ｊ誓设Ｌ，助』Ｌ１氏“｝卡尔半导体公司资助下举办的以ＨＣＳｌ２单片机为核心的大学生课外科技竞赛。目前飞思卡尔智能车竞赛在我国已经成功举办了７届，比赛分为摄像头组、光电组、电磁组。其中摄像头组的参赛队伍选用的传感器大多为ＣＣＤ或ＣＭＯＳ摄像头。本文对模拟摄像头和数字摄像头进行了简单的分析对比，阐述了０Ｖ７６２０摄像头的工作原理以及其在智能车上的应用方案。解析度连接复杂度低，解析度噪ｔ～比ｊｎＪＬ比单放人，噪点低，哥外，ｒＪＩｊｆ己¨，助引ｌ：ｂ一４、一二，苎¨一…‘。一一一■’聱ｔ‘ｔ对比二者，鉴于ＣＭＯＳ摄像头的低功耗、低成本且图像质量满足对智能车控制的要求的特点，所以设计中选用了美国Ｏｍｎｉｖｉｓｉｏｎ公司的１／３”ＯＶ７６２０ＣＭＯＳ感光芯片的黑白图像传感器作为摄像头。二、０Ｖ７６２０摄像头的特点ＣＣＤ和ＣＭＯＳ从结构上比较来说，ＡＤＣ的位置和数量是最大的不同。即ＣＣＤ每曝光一次，在快门关闭后进行象素转移处理，将每一行中每个象素的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至ＣＣＤ旁的放大器进行放大，再串联ＡＤＣ输出；而ＣＭＯＳ摄像头的设计是每个象素旁边就直接连着ＡＤＣ，直接将信号放大并将其转换成数字信号。两者的优缺点的比较如表１所示。数字式ＣＭＯＳ图像传感器ＯＶ７６２０，总有效象素单元为６６４（水平方向）×４９２（垂直方向）象素，帧速率为３０ｆｐｓ，支持连续和隔行两种扫描方式，ＶＧＡ与ＱＶＧＡ两种图像格式；数据格式包括ＹＩⅣ、ＹＣｒＣｂ、ＲＧＢ三种，能够满足一般图像采集系统的要求；内置１０位双通道Ａ／Ｄ转换器，输出８位图像数据：５Ｖ电源供电，工作时功耗＜１２０ｍＷ，待机时功耗＜ｌＯｐＷ。三、硬件设计万方数据产品特写●ＰｒｏｄｕｃｔＦｅａｔｕｒｅＯＶ７６２０摄像头、主芯片单片机ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８、舵机以及电机驱动芯片Ｌ２９８Ｎ的工作电压都是５Ｖ供电，而智能车的蓄电池输出是７．２Ｖ，所以要通过降压芯片将电压转换成５Ｖ。本设计中选用了贴片式的ＡＭＳｌｌｌ７稳压降压芯片，ＡＭＳｌｌｌ７是一个正向低压降稳压器，在１Ａ电流下压降为１．２Ｖ。ＡＭＳｌｌｌ７有两个版本：固定输出版本和可调版本，固定输出电压为１．５Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、２．８５Ｖ、３．０Ｖ、３．３Ｖ、５．０Ｖ，具有１％的精度；ＡＭＳｌｌｌ７内部集成过热保护和限流电路，适用的温度范围为．４０。Ｃ到１２５℃，是电池供电和便携式计算机的最佳选择。设计中共使用了４片ＡＭＳｌｌｌ７，分别给单片机、摄像头、舵机以及Ｌ２９８Ｎ供电。ＯＶ７６２０的８位数字信号输出口Ｙ０．Ｙ７分别连接到单片机的ＰＢ０一ＰＢ７。ＶＳＹＮＣ场同步信号接ＰＴｌ口，ＨＲＥＦ行同步信号接ＰＴ０口。设计的总体电路图１所示。在智能车的设计中要使智能车较好的自动沿着跑道行驶，除了硬件要设计好之外，还要设计好相应的软件部分。在软件中对摄像头采集的图像处理和对舵机的控制是最重要的两个部分，只有采集到清晰的道路信息，舵机有灵活的转向功能，智能车才能快速而平稳的沿着跑道行驶。１、图像处理因为采用的ＯＶ７６２０是数字摄像头，就省去了～Ｄ转换部分，直接将摄像头输出的Ｙ０．Ｙ７信号输入到单片机的ＰＢ口就可以进行下一步的处理。图像处理最重要的部分是从摄像头传回来的信号中提取出黑线准确位置，以精确的控制舵机的转向。黑线提取的过程是先将摄像头传过来的视频信号通过二值化算法转换成相应的黑白信息，分别用ｌ、０来表示。然后通过相应的方法从黑线中排除干扰信息，识别出跑道上正确的引导线。二值化是基本思路是设定一个阈值，然后将接收四、软件处理到的视频信号从左至右比较各象素值和阈值的大小，万方数据ＰｒｏｄｕｃｔＦｅａｔｕｒｅ＿产品特写若象素值大于或等于阈值，则认为此象素对应的道路信息是白色点，记为０：若小于阈值，则认为该象素对应的道路信息是黑色点，记为ｌ。在比赛时由于实际场地光线暗弱以及反光现象等的影响，跑道上白色部分会出现阴影及其他的一些与引导线颜色相近的杂点，这些情况都会对黑线的提取造成干扰，所以在提取黑线时，对于图像最前面和最后面的部分采用边缘检测法，滤除最边界的干扰，并对过宽过细的黑线进行插值处理，算出左右边界然后取中心点作为有效跑道值。２、舵机控制智能车的舵机控制好坏决定了车子是否能平稳的通过各种情况下的道路。本设计是将相邻中线之间的斜率转换成相应的角度变量去控制舵机的转向角度。采用ＰＩＤ方式对智能车进行控制，即通过不断改变ＰＩＤ的参数进行反复的实验，最终得到一组较为理想的参数，这样可以较好的减少由于道路信息的不确定性而产生的控制错误。ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｇｉｔａｌｃａｍｅｒａｏＶ７６２０ｏｎｓｍａｒｔｃａｒｓＸＩＡＮＧＴｉｎｇ，儿Ａｏ－ｙｉｎｇ，ＣＨＥＮＪｉｎ－ｊｕｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｇｉｔａｌｃａｍｅｒａ０Ｖ７６２０ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＭＣ９Ｓ１２ＸＳ１２８ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｏｎｓｍａｒｔｃａｒｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＳｍａｒｔｔｈｅＦｒｅｅｓｃａｌｅＮａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅＳｔｕｄｅｎｔＣａｒＲａｃｅ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＯＶ７６２０，ｗｈｏｌｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｓａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｉｍｐｌｙ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｖｉｄｅｏｉｍａｇｅｓａｎｄｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｂｌａｃｋｌｉｎｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｍａｉｎｌｙ．Ｔｈｅｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｌａｃｋｌｉｎｅｓｉｇｎａｌｓ，ｔｈｅｅｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｆｉｌｔｒａｔｅｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｏｏｆｉｎｅｂｌａｃｋｌｉｎｅｓ．ＴｈｅＰＩＤｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｇｅａｒ．Ａｆｔｅｒｒｅｐｅａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇ，ｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｒｏｕｔｉｎｇｏｆｔｈｅｓｍａｒｔｃａｒｉｓ五、设计结果设计完成，焊接调试好硬件电路如图２所示。组装好智能车进行道路实际调试，经过实践反复调试不断的发现问题，然后修改问题，最后设计完成的智能车能在直道、大小ｓ弯道以及十字道上较好的沿着跑道中心线平稳的行驶。实现了智能车的完全智能控制。ａｃｈｉｅｖｅｄｆｉｎａｌｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ；ＯＶ７６２０ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃａｍｅｒａ；ｂｌａｃｋｌｉｎｅ作者简介向婷，贵州大学电气工程学院，研究生，研究方向：传感器参考文献【Ｉ】卓晴，黄开胜，邵贝贝．学做智能车【Ｍ】北京：北京航空航天大学出版社．２００７．【２】黄娴，张曦煌，陆冬磊．基于摄像头的智能车路径识别系统的设计［Ｊ］．电脑知识与技术，２０１０（１０）：８０８３－８０８５．【３】谭浩强．Ｃ程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００５．【４】陈易厅，苏文友，关振明．华南理工大学”突击”队技术报告【Ｒ］，２００９．［５］杨树峰，王潇杨，李国洪．东北大学”猎豹”队技术报告［Ｒ】，２００９．通信地址：贵州大学花溪新校区电气工程学院检测技术与自动化装置１１级邮编：５５００２５邮箱：８３６８２８６１５＠ｑｑ．ｃｏｍ季奥颖，贵州大学电气工程学院研究生，研究方向：传感器陈进军，贵州大学电气工程学院教授，研究方向：传感器万方数据数字式摄像头OV7620在智能车上的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
向婷， 季奥颖， 陈进军， XIANG Ting， JI Ao-ying， CHEN Jin-jun贵州大学电气工程学院,贵州贵阳,550000传感器世界Sensor World2013,19(9)
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