飞思卡尔智能车之图像采集
2009年12月25日 星期五 20:05
与普通模拟摄像头需要9~12V供电不同，OV6620仅需5V供电，因飞思卡尔智能车比赛提供的电池电压是7.2~8.2V，所以用OV6620省去了做升压电路这一环节，仅仅需要做一个5V供电就可以，可以采用7805芯片或2940芯片，电路简单。
OV6620采用PAL制式（国内的普通电视机制式），每秒25帧，分辨率为356*292，内部集成了AD转换模块和视频分离模块，省去了1881视频分离芯片。当然，也可以当模拟摄像头来使用，比如调焦时，这时可以将视频信号端接至OV6620的VTO端即可。
OV6620的优点：供电电压低，简化电路；内部集成AD和视频分离模块，简化电路，并且使得采集程序简单，采集质量高；视频信号转换在内部进行，减轻单片机负担。
OV6620共有32个引脚，但我们真正能用到的不多。我在做智能车时仅仅用到13个引脚，其他引脚并未使用，但是其他学校也有使用其他引脚的。现在把常用的引脚列出来：
Y0~Y7（数据输出端，接单片机IO口）、VSYNC（场中断信号端）、HREF（行中断信号端）、VCC（接5V）、GND（接地）、VTO（接视频采集卡调焦），其他可能会使用到的引脚：PCLK（像素同步信号端）、FODD（奇偶场信号端）。
摄像头的工作原理在这里不在进行说明，但需要说明的是：因为OV6620场中断上升沿时间很短，单片机可能捕捉不到上升沿中断，所以判断OV6620一场是否开始选择使用下降沿判断；行中断使用上升沿判断，而且采集的有效点都是在上升沿范围内，下降沿则表示已经进入行消隐区，此时采集的都是废数据（在使用OV6620采集时都为0X10）。利用这个可以通过测试判断一行所能采集到的有效点个数。
关于中断触发，行中断（HREF）接单片机的T0口，场中断（VSYNC）接单片机的T1口，保证图像采集不会被打断。
本来想写一个飞思卡尔的系列文章，前面也已经写过两篇了，但是后来由于工作等各方面的情况，一直没有再写。现在快毕业了，一天空闲时间挺多，抓紧再写点，希望对学弟学妹们能有所帮助。（本文基于OV6620进行说明）
图像采集，应该来说，是做智能车（CCD组）真正意义上的第一步。不论控制算法做的多么精准，图像采集都是基础。看这篇文章前，应该先对摄像头的基本工作原理和OV6620的引脚有所了解。
购买摄像头时，都会有一个参数，分辨率、帧数等。这个参数都是官方参数，跟实际参数会有一定的出入，所以我们做采集前的第一项工作就应该是确定一下摄像头的实际参数（测得分辨率即可）。摄像头连接MCU后，实际的能采集到分辨率跟MCU的频率有一定关系。假定我们将MCU的频率设置到24MHZ，具体的超频程序可以参考XS128的DATESHEET。
如何测得MCU所能采集到的分辨率呢，也就是MCU所能采集到的每场的行数和每行的点数。我们可以写两个中断函数，行中断和场中断，不进行采集，只在函数体中放置两句代码：1.清楚中断标志， 2.相应计数器自加。然后比较行中断计数器跟场中断计数器的比值，就可以知道行分辨率。关于列分辨率，OV6620默认在行消隐区时，数据段输出的数据为0X10，而0X10在测试中也就是黑色物体的值。所以我们可以找块白板，然后写出图像采集程序进行采集，在这里为了尽可能多的采集到有效点（非消隐区数据），不要使用循环语句采集了，将采集语句全部写出即可。然后将摄像头对准一张白板，进行在线调试，然后看采集的结果，出现0X10的话，说明采到消隐区了，前面的数据即为有效数据，我们就可以得到列分辨率了。这样，我们就得到了行、列分辨率。
好了，我们现在就可以开始采集数据了。因为摄像头摆放角度的问题，摄像头所能拍摄到的范围是一个倒梯形。离摄像头近的地方和远的地方看到的宽度是不一样的，但是我们每行所采集到的点数是相同的；同样，假设摄像头一场能采240行，那么每行的物理间隔也是不一样的，如果我们需要采集40行的话，如何保证采集到的每行的物理间隔是相同呢？
这张照片就说明了这点。假设我们的摄像头实际分辨率为240*180，而我们需要采集的数据为40*30，我们仅仅需要采集240行中的40行。我们可以经过测量确定跳过的行数（这些行并不需要采集），测量的方法就是使得h1 == h2，并且满足h1 == h / 40。每行可以采集到180个点，而我们只需要其中的30个，所以可以每6个点采集一次即可。但是点与点之间的物理间隔肯定不一样了，d1 != d2，所以我们在计算时，可以采用加权求平均值的方法，离摄像头最近的一行乘1，最远的一行乘以N（N的值由测量计算确定），我们就可以较为精确的计算偏差了。
图像采集完后，可以对图像进行校正还原，因为摄像头倾角的问题，采集回来的图像存在一定的形变，但是图像的还原与处理就不是本文需要阐述的了。这部分大家可以看看东北大学猎豹队的技术
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，挺不错的。
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