數字式CMOS攝像頭在智能車(chē)中的應用

式中：ColNum+HBlanking和RowNum+VBlanking分別表示包含空白數據的總列數和總行數；fcamera表示攝像頭晶振頻率，在一幀圖像大小已經(jīng)確定的情況下，該值越大則一幀時(shí)間越短。
通過(guò)式(2)可計算出單片機一行采集像素點(diǎn)的個(gè)數：

式中：RowPixNum表示一行能采集到的數據；ColNum表示每一行中輸出的像素數據個(gè)數；Tcamera是攝像頭晶振，fcamera的倒數；Cycle表示一個(gè)采集周期使用的機器周期數，在整個(gè)采集過(guò)程中固定不變的；fbus表示單片機的總線(xiàn)周期。從式(2)可知，在fbus一定的情況下，camera越小，則一行采集到的數據就越少，這樣不利于數據分析。
綜合考慮，最終確定使用8 MHz的晶振作為MT9M011的時(shí)鐘，而采用16 MHz晶振作為HCSl2的時(shí)鐘，單行采集80個(gè)點(diǎn)，可滿(mǎn)足路徑識別的需要。
(2)攝像頭曝光時(shí)間和增益的設置問(wèn)題MT9M011是一款RGB三基色的彩色攝像頭，采集到的數據為Bayer彩色格式。由于提取的是賽道上的黑線(xiàn)信息，圖像環(huán)境相對簡(jiǎn)單，因此這里直接將每一個(gè)分量的值作為該點(diǎn)像素的灰度值處理。

如圖5(a)所示，在使用默認曝光時(shí)間和增益時(shí)采集得到的圖像有明顯的隔行噪聲效應，而且在一行間也有明顯的干擾噪聲存在。這是因為同一光源對于RGB三種分量所體現出的數值不同，直接將其當作灰度值處理會(huì )產(chǎn)生恢復的圖像不均勻、噪聲大的現象。解決辦法是通過(guò)多次
實(shí)踐調整攝像頭的曝光時(shí)間和RGB每個(gè)分量的增益值，使3個(gè)分量在同一光源下反應出的數值基本一致。經(jīng)過(guò)調整后得到的圖像如圖5(b)所示。

4 數字式CMOS攝像頭與模擬攝像頭比較
數字式CMOS攝像頭MT9M011最大的優(yōu)勢在于節約時(shí)間。選用合適的晶振及圖像大小能將整個(gè)小車(chē)控制周期限制在20ms左右。筆者曾經(jīng)做過(guò)實(shí)驗，選用20MHz的晶振作為攝像頭時(shí)鐘，將單片機倍頻到32 MHz。在這種條件下，一個(gè)控制周期的反應時(shí)間甚至能縮短到4ms左右，與模擬攝像頭的40 ms一幀圖像相比有明顯的優(yōu)勢。MT9M011的另一個(gè)優(yōu)勢是圖像大小可以任意設置，因此筆者可以軟件調整圖像的大小和視野的高度，且MT9M011與單片機接口簡(jiǎn)單，很大程度上減輕了硬件負擔。
MT9M011在智能車(chē)比賽應用中也具有一些缺點(diǎn)。它不能自動(dòng)適應各種光源，需要人工進(jìn)行調整；同時(shí)，它的動(dòng)態(tài)特性不如CCD攝像頭好，這點(diǎn)可以通過(guò)提高攝像頭晶振時(shí)鐘來(lái)縮短采集周期解決。

結語(yǔ)
本文介紹了數字式CMOS攝像頭MT9MOll在基于HCSl2單片機的智能車(chē)中的應用，并針對數字攝像頭與模擬攝像頭的各自特點(diǎn)進(jìn)行了比較。實(shí)踐表明，選用數字式CMOS攝像頭作為智能車(chē)路徑識別傳感器是可行的。