圖像采集與處理在智能車系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　2.2 解碼芯片SAA7111

　　SAA7111是前飛利浦公司一款增強(qiáng)型視頻輸入處理器芯片，常應(yīng)用在嵌入式視頻應(yīng)用的高度集成的電路中。工作時(shí)，模擬視頻圖像從SAA7111的4個(gè)輸入端口中的一個(gè)端口輸入，經(jīng)模擬處理后，一路通過緩沖器從模擬輸出端(AOUT)輸出用于監(jiān)視，另一路經(jīng)A/D后產(chǎn)生數(shù)字色度信號(hào)、亮度信號(hào)，分別進(jìn)行亮度信號(hào)處理、色度信號(hào)處理。亮度信號(hào)處理的結(jié)果，一路送到色度信號(hào)處理器進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生Y、U、V信號(hào)，經(jīng)格式化后從VPO輸出，輸出的信號(hào)格式有422YUV或CCIR-656(8位)等;另一路進(jìn)入同步分離器，經(jīng)數(shù)字PLL，產(chǎn)生相應(yīng)的行、場同步信號(hào)HS、VS及像素時(shí)鐘信號(hào)LLC和LLC2等信號(hào)，這些信號(hào)是實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)采集的依據(jù)，圖像數(shù)據(jù)采集同步信號(hào)時(shí)序如圖4所示?！　?/p>

　　2.3 圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　SAA7111輸出的每幀圖像大小可設(shè)為720*286，其數(shù)據(jù)量相對(duì)于單片機(jī)的處理速度來說是比較大的，較為理想的圖像大小是18*45，壓縮后的數(shù)據(jù)量僅為原始圖像的0.394%。為了使圖像的數(shù)據(jù)得到有效壓縮，可以采用將圖像的數(shù)字信號(hào)存入FIFO中，經(jīng)過一定的分頻處理后便能壓縮圖像大小，系統(tǒng)所采用的FIFO芯片是AL422B。

　　為了實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字信號(hào)的分頻處理，可以分為兩種實(shí)現(xiàn)方式，其一是軟件分頻，另一種是硬件分頻。對(duì)于軟件分頻來說，系統(tǒng)不需要額外的分頻電路，而是單片機(jī)利用解碼芯片SAA7111輸出的控制信號(hào)，對(duì)讀時(shí)鐘進(jìn)行分頻后再執(zhí)行實(shí)際的讀操作，這種方式的缺點(diǎn)是分頻工作需要占用單片機(jī)資源，影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性等性能;對(duì)于硬件分頻來說，需要加入專門的分頻處理電路，在不需要單片機(jī)控制的條件下實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮，從而在根本上減少了單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)量并縮短讀取圖像的時(shí)間。因此該系統(tǒng)采用了硬件分頻的方式，具體信號(hào)的分頻模式如圖5所示，CREF代表像素時(shí)鐘，分頻后得到的是AL422B的寫時(shí)鐘WCK，HREF代表行參考信號(hào)，分頻后得到的信號(hào)作為AL422B的寫允許信號(hào)?！　?/p>

　　3. 圖像去噪與特征提取

　　3.1 圖像二值化

　　圖像二值化是數(shù)字圖像處理技術(shù)中的一項(xiàng)基本技術(shù)，該系統(tǒng)中由于賽道是由黑色和白色兩種顏色組成的，并且背景顏色基本也是白色的，系統(tǒng)的任務(wù)是識(shí)別出黑色的引跑線位置，由于其圖像的干擾并不是很強(qiáng)，因此可以采用二值化的技術(shù)作為系統(tǒng)的圖像預(yù)處理。經(jīng)過二值化處理將原來白色的像素點(diǎn)用0表示，而黑色像素點(diǎn)用1表示。圖像二值化技術(shù)的關(guān)鍵在于如何選取閾值通常來說，常用的方法包括有全局閾值法，局部閾值法及動(dòng)態(tài)閾值法[3]。由于賽道現(xiàn)場光線是比較均勻，而且賽道周圍的底色基本上都是白色的，所以在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用全局閾值法，可達(dá)到算法簡單，執(zhí)行效率高的效果。

　　3.2 二值化閥值選取

　　在對(duì)賽道環(huán)境的分析中，我們可以發(fā)現(xiàn)黑線部分的亮度是相對(duì)比較固定的，其波動(dòng)的范圍非常小，小于20(亮度值最大為255)，而白色底板的亮度值變化相對(duì)較大一些，但仍能保證其與黑線的亮度值有較大的梯度。因此，可以采用直方圖統(tǒng)計(jì)法來對(duì)其閥值進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，具體方法如下。

　　首先存儲(chǔ)一幅原始圖像的所有數(shù)據(jù)，然后對(duì)整幅圖像的第一像素點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最終把第個(gè)亮度值所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)出來，結(jié)果將出現(xiàn)一個(gè)雙波峰形圖，如圖6所示。這將能較直接地比較出亮度值集中的區(qū)域，以兩個(gè)波峰的中心位置所在的中點(diǎn)值作為該賽道的二值化閥值。該算法計(jì)算的精度較高，能夠找到理想的一個(gè)閥值點(diǎn)，雖然它執(zhí)行的時(shí)間較長，但是這只是在賽車未起跑前進(jìn)行的初始化運(yùn)算，對(duì)賽車起跑后的速度完全沒有影響，因此該方案是可以采用的。