圖像采集與處理在智能車(chē)系統中的應用

　　2.2 解碼芯片SAA7111

　　SAA7111是前飛利浦公司一款增強型視頻輸入處理器芯片，常應用在嵌入式視頻應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(guò)緩沖器從模擬輸出端(AOUT)輸出用于監視，另一路經(jīng)A/D后產(chǎn)生數字色度信號、亮度信號，分別進(jìn)行亮度信號處理、色度信號處理。亮度信號處理的結果，一路送到色度信號處理器進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生Y、U、V信號，經(jīng)格式化后從VPO輸出，輸出的信號格式有422YUV或CCIR-656(8位)等;另一路進(jìn)入同步分離器，經(jīng)數字PLL，產(chǎn)生相應的行、場(chǎng)同步信號HS、VS及像素時(shí)鐘信號LLC和LLC2等信號，這些信號是實(shí)現視頻數據采集的依據，圖像數據采集同步信號時(shí)序如圖4所示?！　?/p>

　　2.3 圖像數據存儲

　　SAA7111輸出的每幀圖像大小可設為720*286，其數據量相對于單片機的處理速度來(lái)說(shuō)是比較大的，較為理想的圖像大小是18*45，壓縮后的數據量?jì)H為原始圖像的0.394%。為了使圖像的數據得到有效壓縮，可以采用將圖像的數字信號存入FIFO中，經(jīng)過(guò)一定的分頻處理后便能壓縮圖像大小，系統所采用的FIFO芯片是AL422B。

　　為了實(shí)現圖像數字信號的分頻處理，可以分為兩種實(shí)現方式，其一是軟件分頻，另一種是硬件分頻。對于軟件分頻來(lái)說(shuō)，系統不需要額外的分頻電路，而是單片機利用解碼芯片SAA7111輸出的控制信號，對讀時(shí)鐘進(jìn)行分頻后再執行實(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資源，影響系統的實(shí)時(shí)性等性能;對于硬件分頻來(lái)說(shuō)，需要加入專(zhuān)門(mén)的分頻處理電路，在不需要單片機控制的條件下實(shí)現圖像的壓縮，從而在根本上減少了單片機處理的數據量并縮短讀取圖像的時(shí)間。因此該系統采用了硬件分頻的方式，具體信號的分頻模式如圖5所示，CREF代表像素時(shí)鐘，分頻后得到的是AL422B的寫(xiě)時(shí)鐘WCK，HREF代表行參考信號，分頻后得到的信號作為AL422B的寫(xiě)允許信號?！　?/p>

　　3. 圖像去噪與特征提取

　　3.1 圖像二值化

　　圖像二值化是數字圖像處理技術(shù)中的一項基本技術(shù)，該系統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，系統的任務(wù)是識別出黑色的引跑線(xiàn)位置，由于其圖像的干擾并不是很強，因此可以采用二值化的技術(shù)作為系統的圖像預處理。經(jīng)過(guò)二值化處理將原來(lái)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(lái)說(shuō)，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]。由于賽道現場(chǎng)光線(xiàn)是比較均勻，而且賽道周?chē)牡咨旧隙际前咨?，所以在該系統設計中采用全局閾值法，可達到算法簡(jiǎn)單，執行效率高的效果。

　　3.2 二值化閥值選取

　　在對賽道環(huán)境的分析中，我們可以發(fā)現黑線(xiàn)部分的亮度是相對比較固定的，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較大一些，但仍能保證其與黑線(xiàn)的亮度值有較大的梯度。因此，可以采用直方圖統計法來(lái)對其閥值進(jìn)行自動(dòng)設定，具體方法如下。

　　首先存儲一幅原始圖像的所有數據，然后對整幅圖像的第一像素點(diǎn)進(jìn)行統計，最終把第個(gè)亮度值所對應的像素點(diǎn)個(gè)數統計出來(lái)，結果將出現一個(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域，以?xún)蓚€(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。該算法計算的精度較高，能夠找到理想的一個(gè)閥值點(diǎn)，雖然它執行的時(shí)間較長(cháng)，但是這只是在賽車(chē)未起跑前進(jìn)行的初始化運算，對賽車(chē)起跑后的速度完全沒(méi)有影響，因此該方案是可以采用的。