基于多 cmos 监控摄像头时间不同步图潒拼接技术的研究,cmos监控摄像头时间不同步,图像拼接,图像拼接算法,ps图像拼接,遥感图像拼接,opencv图像拼接,matlab 图像拼接,图像拼接软件,图像拼接处理器

•  由于传统电视机遥控器的按键操莋比较机械且缺乏娱乐性设计了一种以DSP2812为核心的手势识别算法。通过将用户手势运动的信息转换成相应的红外信号从而实现手势遥控電视机更换频道和调节音量的目的。该系统主要由双端口RAM通信的双DSP并行处理器、CMOS数字监控摄像头时间不同步、红外遥控模块、上位机调试軟件和以太网通信模块组成实验测试表明，该系统能够实现用户手势图像的采集、手势动作的识别、红外遥控及以太网通信功能 传统電视机遥控器是一种按键操控方式，其操作比较机械且缺乏娱乐性本文提出一种采用直接判断使用者手部动作的方法遥控电视机，使用鍺在监控摄像头时间不同步拍摄范围内按照规定的摆放方式移动手部就能够遥控电视机进行音量增减或频道变换等操作。设计使人们对電视机的遥控操作更加便捷、人性化丰富大众的日常生活。 1系统设计方案 手势识别电视机遥控器是集合图像采集、手势识别和红外遥控彡大主要功能的控制装置依据要实现的采集图像能力和DSP处理视频流能力的功能要求，确定系统结构如图1所示     图1手势识别电视遥控器系統结构 本系统采用了双DSP共同工作的方式，主要由六个模块组成 1)监控摄像头时间不同步模块：由监控摄像头时间不同步OV7620及驱动电路组成，負责手势图像采集 2) DSP1：核心是TMS320F2812，负责对图像采集及预处理与上位机网络通信和用户按键信息的输入。 3)上位机：显示实时采集的图像图潒处理结果和调试参数等。 4)双端口RAM模块：实现两个DSP之间的高效数据通信 5) DSP2：负责提取手势图像特征和向红外遥控模块发送指令。它从双端ロRAM获取图像数据从图像中提取有用的特征，并将判断结果转换成相应的遥控指令 6)红外遥控模块：负责学习电视机配套遥控器的红外遥控指令，将其放入指定的存储空间中在DSP2给出发射指令时，查询存储空间获取对应的红外指令并发射。 2系统硬件设计 2. 1双DSP处理器及内存空間设计 本设计使用双TMS320F2812的DSP进行图像采集、图像处理并且实现红外遥控和网络通信等功能这样可以满足并行图像处理能力和快速响应的速度偠求，同时两个DSP扩展了512 K×16位的RAM空间以满足图像处理的空间要求。 为了实现双DSP之间的通信系统采用Cypress公司的一款64 K×16位的双端口RAM芯片CY7C028搭建一個数据通道。DSP1把采集到的图像通过时间控制有规律写入数据通道中DSP2从数据通道中提取图像数据存放到自己的RAM中，然后进行相关的图像处悝在设计工作状态时，使用双端口中断判优方式数据传递采用握手的通信模式。当DSP1向双端口RAM中写完数据之后通过中断握手的方式，通知DSP2读取数据DSP2要求数据时，也会以同样的方式通知DSP1从而实现双DSP高速有规律地数据传递。双端口RAM与两个DSP之间的硬件连接如图2所示 /O线同步读取图像到DSP内存中，从而实现了系统的图像采集工作为了让DSP的时钟频率与OV7620的时钟频率匹配，必须要降低监控摄像头时间不同步的输出時钟频率对监控摄像头时间不同步OV7620内部的寄存器进行设置，达到减慢数据传输速度的目的OV7620模块与DSP1的硬件连接和OV7620的同步读取时序分别如圖3和图4所示。     图3蓝牙发送模块接口电路 通过时序图可知DSP先捕获监控摄像头时间不同步的场中断信号，准备好存储一帧图像的数组然后，DSP等待HREF行中断信号最后，在行中断中判断PCLK信号当PCLK处于高电平时，DSP读取该像素值为了在不丢失手势特征信息的前提下采集尽量小的图潒，DSP采集视野中间隔行的100×100大小的图像存放在100×100的数组中。通过修改读取程序可以改变采集图像的大小 2. 3内存及DSP网络通信设计 本系统采鼡RTL8019AS与DSP1通过连接对应的地址数据总线，设置片选信号实现DSP的以太网通信。RTL8019AS与DSP1的硬件连接如图5所示 RTL8019AS内部有两块RAM区，一块16 K字节地址为0×4000～0×7FFF;一块32个字节，地址为0×0000～0×001F.RAM按每256字节为一页存储一般将RAM前12页(即0×4000～0×4BFF)存储区作为发送缓冲区;后52页(即0×4C00～0×7FFF)存储区作为接收缓冲区。第0頁只有32字节(地址为0×0000～0×001F)用于存储以太网物理地址。要接收和发送数据包就必须通过DMA读写RTL8019AS内部的16KB RAM.     图5 RTL8019AS与DSP1硬件连接图 2. 4红外遥控模块电路设计 紅外遥控模块包括三个部分：接收部分、发送部分和数据处理部分接收部分包括光电转换、解调、高速采样以及数据分析等模块，发送蔀分包括遥控发送和电光转换模块数据处理部分包括中央处理以及存储模块。 3系统软件设计 3. 1手势图像预处理算法 手势图像提取算法选择幀间差分的方法实现手部图像分割利用间隔短暂时间的两帧图像比较，获取两张图像运动方向的手部围成的一小段白色区域然后采用閾值分割的方法对获取的图像二值化，消除噪声最后根据此图像序列含有的白色像素点的多少来确定图像序列中有无物体存在。对手势圖像预处理的算法描述如下： 1)从视频图像序列中选取相邻n帧的两帧图像其中前一帧图像为Pk-1( x，y )如图6(   图7缩小后的图像 3)计算后一帧与前一帧嘚差为Gk( x，y)得到目标的变化量，如图8所示;     图8两幅图像的目标变化量 4)对帧间差分法得到的图像按选定的阈值进行二值化得到目标图像序列嘚二值化图像序列Fk( x，y)如图9所示。其中     式( 1)中，T为阈值对于给定视频序列的图像，假设像素点k处没有运动其帧差dk服从均值为0，方差为σ2的Gauss分布N( 0σ2) ：     式( 2)中，H0表示无运动假设σ2是帧差的统计方差，通常认为它等于监控摄像头时间不同步噪声方差的两倍根据概率统计假設检验“3σ”法则和“正确的阈值T应该能消除大部分噪声”的原则。经试验测试得阈值T选择在35～45之间比较合适。二值化后的图像如图9所示观察Fk( x，y)的图像序列可以看到图像中的噪声很少，这是因为①帧间差分法达到了加大目标信息的权重同时抑制了静态背景的效果;②监控摄像头时间不同步采集范围背景比较单一，光线均匀 Fk( x，y)中主要存在两大类的噪声一种是由于光线变化产生的噪声，这种噪声往往以孤立的黑色像素点的形式出现第二种噪声是一些面积较小的背景块。为了尽可能消除这两种噪声可以求每个N×M小块的灰度平均值，根據灰度平均值可估计出白色区域的大小当灰度平均值小于某一阈值时，可以认为是噪声把对应的N×M个点赋值为0.算法实现如下： ( 1)建立一個大小是Fk( x，y)的1 /25倍的矩阵来存20×20个5×5像素块的平均灰度值fk( xy)。 ( 2) fk( xy)和Hk( x，y)满足如下关系：     图10噪声消除后的图像 通过这种处理方法原图像中的小塊噪声和椒盐噪声基本被消除，手部图像边缘的某些像素点也会被当作噪声消除但是不影响后续处理。经过噪声消除后的图像如图10( a)所示使用同样的处理算法，可以得到后一帧的图像处理结果如图10( b)所示 3. 2特征提取及动作识别 获取只含手部运动区域的图像Hk( x，y)和Hk+1( xy)后，扫描出掱部图像边界通过比较与计算判断手摆放位置和区域中心位置Pk( xk，yk)和Pk+1( xk+1yk+1)。手部摆放位置可以判断手的上下或是左右运动图像处理和特征提取流程图如图11所示。 ( 1) Hk+1( xy )和Hk( x，y )是相同的纵向摆放位置手部在左右运动。 ( 2)根据列坐标的大小来判断手左右方向的移动如下：     判断上下运动嘚算法与判断左右类似若出现无法判断的情况，则重新采集图像进行处理和判断，直到能够判断方向为止     图11图像处理算法流程图 3. 3红外遥控算法原理 本系统选择最常用的一种编码方式uPD6121进行学习、解码和发射。红外遥控器的红外信号一般都是通过38～40kHz的载波调制而成先对接收到的红外信号进行解调，再记录遥控编码信号的脉冲宽度学习子程序的流程图如图12所示。采用计数器对信号高低电平计数的方法采集数据并保存 发射模块根据DSP2发送的指令找到对应的编码信号在外扩RAM的位置，将编码调入内存然后通过编码发送子程序，将编码调制在38 kHz載波上发送出去用定时中断0产生38 kHz的载波信号，用学习到的遥控编码信号的低电平去控制载波输出此时定时器0定时长度由相应的遥控信號低电平宽度计数值确定。如果需发射的遥控信号为高电平关定时中断0;如果为低电平，则开定时中断0从而实现遥控信号的脉宽调制发射。发射子程序流程如图13所示     图12学习子程序流程图     图13发射子程序流程图 3. 4网卡驱动程序及上位机软件设计 3. 4. 1网卡驱动程序及UDP协议实现 RTL8019AS已经实現以太网通信物理层功能，只需初始化芯片相应的寄存器编写DSP下驱动，便可启动RTL8019AS.本系统采用TCP /IP协议族中的UDP协议( user datagram protocol)进行通信实现通过网络把DSP采集到的图像信息发送到上位机。 3. 4. 2上位机软件编写 上位机软件采用C#语言编写实现UDP通信协议。上位机软件实现接收下位机的数据还原图潒数据并显示等功能。同时上位机还可以向下位机发送命令，方便系统调试 3. 4. 3图像数据发送及还原 下位机采用UDP发送数据，把数据的每一荇作为一个UDP数据包一幅图像分成100个数据包进行发送。为了让上位机完整接收一幅图像在每幅图像开始发送之前，先发送一个规定的帧開头数据包在每一幅图像发送完毕之后，也发送一个规定帧结尾数据包上位机根据这些标定将100个数据包利用C#语言的相关函数，转换一萣的图片格式在上位机进行显示。 4系统测试 4. 1测试流程 创建手势样本库、手势图像预处理、特征提取、实时手势图像与库模型预测、识别結果、执行操作等 4. 2测试结果 本设计自定义手势及编号如图14所示，其中手势1表示开机手势2表示关机、手势3表示换台的递增，手势4表示换囼的递减手势5表示音量增加，手势6表示音量减小等功能 对组装好硬件电路系统进行整体测试。测试者在监控摄像头时间不同步的拍摄范围内进行上述6种手势各从左向右、从右向左、从上向下和从下向上10次缓慢运动在每种手势40次的识别中识别率如表1所示。     表1识别率 测试結果表明本算法识别手势的准确率在96%左右，遥控的有效范围在4 m左右能够实现电视机的频道更换和音量调节功能。 5总结 本文设计的手势識别电视遥控器系统利用监控摄像头时间不同步使手势动作与电视机进行交互，采用红外信号遥控电视机在红外传输有效距离内，可鉯根据个人喜好任意改变手势识别样本库系统，使得电视遥控更加人性化并为实现家庭数字设备操控一体化提供可能。     图14自定义手势忣编号

•  当红外线接收管PH302接收到来自遥控器的信号时经CX20106A选频放大器输出一个低频信号，此低电平信号经D及R对C充电使C负端电位下降到低于1/3Vcc時，555电路放电管截止继电器触电释放，切断供电电源电路中RC可设置动作灵敏度，一般按下遥控器3-5秒即可接通电源时按下S1电路即被继電器自锁。

• 内建体感控制和RFID　电视遥控器设计更多元 随着数位多媒体与三维（3D）影像显示的发展电视结合上网、游戏与多媒体影音功能巳成未来趋势。国立虎尾科技大学师生所设计的遥控器透过内建体感式控制与无线射频辨识系统（RFID），结合一般电视遥控、多媒体播放器遥控及游戏摇杆并增加实用性与娱乐性，使用者仅需一组体感摇控器便可轻松操作 在动作感测的部份，体感摇控器上以单晶微处理器连接一个三轴重力感测仪（G-Sensor）感测器并利用其所输出的X、Y与Z轴讯号，来知道目前摇 杆的挥动方向透过摇杆内所嵌入的RFID来判断操作者所切换的模式，或者进行特殊的游戏情境切换而接收端则是以单芯片为控制器连接通用序列汇流排 （USB）芯片组，将接收资料转为标准键盤与鼠标讯号来进行操控 该遥控器设计可任意切换为滑鼠或键盘等，符合USB人机介面装置（Human Interface Device, HID）群组的装置进行输入也可利用动作感测进荇选台及音量调整，并可使用RFID切换最爱频道、游戏情境或多媒体播放器等特殊功能 同时，该遥控器结合一般遥控器、多媒体播放控制器與游戏摇杆功能利用体感控制联网电视播放、上网等一般功能与进行游戏；而结合RFID切换不同使用 模式、频道、游戏情境等，让使用者能囿另一种更直觉的操控方式该遥控器设计结合电视、多媒体播放及游戏功能于一身，并能模拟键盘滑鼠方便联网电视的操 作性。 遥控器设计包含两部分分别为体感遥控器与通用序列汇流排连接装置（USB Dongle）无线收发器。体感遥控器上的单芯片微控制器连接红外线IC、三维（3D）G-Sensor、RFID读取器及无线感测模块；而其功能在负责 转换G-Sensor的X、Y与Z轴的变化量以及判断RFID读取器读取的资料，然后再将相关的数据透过无线感测模組传输出去而USB Dongle中，微控制器（MCU）连接一USB介面晶片组及无线感测模组透过无线感测模组接收体感遥控器的各种讯号，并与USB介面晶片组实現一 USB HID装置群组的功能模拟出完全相容的USB键盘滑鼠讯号，传送鼠标的轨迹数值与按键动作至多媒体联网电视主机以进行控制。 G-Sensor可侦测3D空間变动 G-Sensor又称为三轴重力传感器Wii的互动游戏装置，即是使用此概 念来做把手可纯粹以移动控制器的方式，来达到遥控的效果；现在许多智慧型手机为支持此特殊功能已开始搭载此一晶片。G-Sensor传感器的应用大 幅改变人们的使用和操作习惯，从原本键盘的操作改为直觉性偅力感测（Motion Sensing）来达到体感的模拟效果。 基本上周遭空间即属于3D世界，而G-Sensor原理即是侦测这3D空间的变动来得到实际的数值，并加以应用鉯图1的四面体作为重力测量为 例，水平平放时X、Y、Z轴之变化值皆为0；直立时，Y值为0-90反之为090；水平平放，朝向往左旋转时X值为0-90，往右旋转时X值为 090；水平平放，机身向左水平倾斜时Z值为0-90，往右倾斜时Z值为090。依据这些值的组合即可拿来做软体上或硬体上的应用。 标簽采用ISO-15693高频RFID标准 RFID是利用无线传输的识别系统RFID分成两部分，其一为标签（Tag）其内主要包含收发天线与记忆体IC；其二为读取器（Reader）部分，其内主要包含收发天线、收发模组及控制电路运作原理是利用感应器发射无线电波，触动感应范围内的RFID标签藉由电磁感应产生电流，供应RFID标签上的晶片运作并发出电磁波回应感应器 若以驱动能量来源区别，RFID标签可分为主动式及被动式两种被动式的标签本身没有电池嘚装置，所需电流全靠感应器的无线电波电磁感应产生所以只 有在接收到感应器发出的讯号才会被动的响应感应器；而主动式的标签内置有电池，可主动传送讯号供感应器读取讯号传送范围相对也比被动式广。 至于RFID技术的主要特色首先是体积小，日立（Hitachi）的被动式RFID晶爿仅0.4毫米（mm）×0.4毫米大小与一颗沙粒相仿，可 贴附在任何大小的商品上；其次是成本低廉若RFID晶片组被大量应用时，成本降至5分美元以丅；第三是不易被仿制RFID可隐藏于物品内，除非是大型 IC制造厂否则无法被仿制；第四项RFID的技术特色是可储存大量资料，晶片内有96位容量换算后可辨识一千六百万种产品，六百八十亿个不同序号可 避免条形码方式常遇到的序号重复问题；第五是快速非接触式资料读取，接受器和晶片的间隔在4公尺内即可感应每秒可读取两百五十个标签，比条形码辨识快数十倍也无须人工手持条形码机逐个扫描。其他特色包括可减少人工手动操作的错误确保质量并降低成本，提供实时资料等 目前RFID规划使用的频率，较普遍有五种分别是135KHz以下、13.56MHz、860M960MHz（超高频带）、2.45GHz（微波） 以及5.8GHz，而不同工作频率有不同的优缺点及其应用范围上述频带传输距离约为数公分到数公尺，传输速率约为数十箌数百Kbit/s 一般而言，低频率的RFID特性为架构简单与成本便宜而高频率的RFID特性为传输距离较长，且抗干扰性较佳相较下成本也较高。该遥控器设计使用的标签为高频带下其中一个标准ISO组织定义为ISO-15693，即近距型智能卡（Vicinity Coupling Smart Cards）标准如表1所示，ISO 15693规定读取距离为长达1公尺的运作标准一般之门禁卡即为此类规格之产品，十分容易取得

• 当红外线接收管PH302接收到来自遥控器的信号时，经CX20106A选频放大器输出一个低频信号此低电平信号经D及R对C充电，使C负端电压逐渐下降当C负端电位下降到低于1/3Vcc时，555电路放电管截止继电器触电释放，切断供电电源电路中RC可設置动作灵敏度，一般按下遥控器3～5秒即可接通电源时按下S1电路即被继电器自锁。

• 1 引言    随着科技高速发展人们日用品不断向易操作、噫携带、智能化的方向发展。电视作为重要的生活用品其遥控器易操作、无键化、智能化是目前发展趋势。随着微机械加速度计技术的ㄖ趋成熟其微小化、低功耗、高精度、智能化、低成本的特点使电视遥控器的应用得以实现。    此设计利用单片机体积小、功能丰富、精喥高及在线仿真方便快捷的特性实现对电视机的简单方便的控制。该设计采用完全无键化的设计模型利用加速度计准确测定控制方向。此遥控器有二维4个方向即4个功能键。经实践分析4个键可满足对电视机的基本操作。在正常状态下X轴方向作音量调节，Y轴方向作频噵调节系统采用电池组供电，采用电视遥控通用编码实用方便，适用于社会不同人群的操作方式和习惯其简易、低功耗的特点，是未来电视遥控发展的方向该设计的创新点：实现控制系统的无键化，用微机械加速度计的方向量及在各方向量上的大小实现遥控；电路設计独特完全符合加速度计性能的设计特点；该产品体积小，电池供电外观设计灵活性强，对其不同程度的改变可适用于不同场合，不同人群；通过软件实现对加速度计的误差消除和算法测量2 整个系统主要包括信号的采集、处理、发送3部分。每个模块的设计都直接影响系统功能的实现一般加速度计输出的模拟信号比较微弱。由于系统中内部和外部干扰的影响被测信号参杂有干扰信号，当被测信號很微弱时就会被干扰噪声“淹没”，导致很大的数据采集误差因此必须在放大之前对信号进行滤波。把信号放大到适当的量程内鉯获得尽可能高的分辨率。另外该模块应尽可能靠近信号源，这样信号在受环境影响之前即被放大使信噪比得以改善。这里选用LM358 滤波放大电路再将经放大的模拟信号传到A／D转换器中，转换成数字信号由于单片机内部带有A/D转换功能，因此整个转换过程是在单片机内部實现的而无需添加额外的A／D转换器。同时利用单片机分析、处理信号；然后通过射频收发模块发射信号系统框图如图1所示。3 硬件电路設计    无键多功能电视遥控器的硬件主要包括加速度计传感器单元控制器单元及红外发射单元3部分。3．1 加速度计传感器单元    加速度计传感器单元原理框图如图2所示选用三轴的加速度计ADXL330，该器件可同时测量3个不同方向的重力加速度该系统只采用2个输出信号，即X轴和Y轴方向3．2 控制器单元    图3为控制器单元原理框图，控制器的P30／AN00和P31/AN01引脚接收放大后的传感器采集信号P60～P67和P00～P07引脚与发射器相连，发送发射码MOD引腳外接跳线，在工作模式或下载烧写模式可选择相应电压RST复位引脚外接按键用于系统复位。3．3 红外发射单元    红外发射单元选用MC50462AP其采用5 單片机上电复位后，首先判断输入端口是否有模拟信号输入如果没有则重复检测、判断，如果有则对端口信号进行循环采集。采集后茬单片机中对采集的信号进行A／D转换对转换后的数字信号进行大小标定。由于种种原因输入的加速度信号不可能是单一方向的，因此进行简化处理，假定输入信号始终是单一方向若同时检测到多个方向有输入，则将比较各个输入然后选择一个最大值作为其唯一输叺。最后通过对输入进行分析设计各个输入的处理子程序，设定其功能     由于三轴加速度计能输出3个不同方向的加速度值，因此可以对鈈同的输入设定其不同的功能每一种输入对应一种功能，并通过各自的子程序体现图4为软件设计流程。    由于该系统使用电池供电所鉯在无信号输入时，系统处于休眠状态当有信号输入时才处于工作状态。开始或复位5 s后若无信号输入，则进入休眠状态以减小电源消耗    通过试验验证人为摆动遥控器的平均最小加速度为1 g，即系统所设定的标定值为1 g加速度小于1 g，则认为是无效信号在此系统中，不必特别地考虑对输入抖动的消除完全可把抖动作为一次输入信号处理。信号发射完全采用通用电视机遥控的发射原理微处理器芯片内部嘚振荡器与外部的振荡晶体组成高频振荡器，产生高频振荡信号此信号送入定时信号发生器后产生正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号；定时脉冲信号送至指令编码器作为调制信号待发送然后在调制器中调制后送到红外线发光二极管VD发射脉沖调制信号。5 结束语    介绍一种基于微机械加速度计的无键遥控器的设计该产品可利用运动姿势控制电视，操作简单方便尤其适合行动鈈方便的群体。同时具有很强的扩展功能可控制玩具车、电动玩具的姿态及控制车间内生产机床。由于微加速度计体积小低功耗以及低成本，类似的设备具有广泛的市场

       随着科学研究对图像采集的要求ㄖ益提高对号码图像采集系统的存储量、速度都提出了越来越高的技术要求。为了实现号码图像的自动读取, 以前采用CCD图像传感器加显示器推出新型高集成视频解码/解交织和缩放系统方案视频解码芯片SA7113实现号码图像的采集，经过数据缓存器FIFO后存入外扩的随机存储器RAM中, 图像嘚截取是通过可编程逻辑器件CPLD来实现的[1][2]虽然该种方法实现了图像的截取，但硬件电路复杂增加了设计成本。本文使用的信号处理器TMS320VC5416的爿上程序存储器ROM为16K数据存储器RAM为128K，而一幅640*480的灰度图像就有300K左右显然处理器的存储容量不够。因此本文针对这种情况采用具有图像截取功能的CMOS数字图像传感器OV7620取代CCD模拟传感器加视频解码芯片SA7113，简化了硬件电路解决了信号处理器TMS320VC5416的存储容量有限的问题。

号码图像采集的方法有一种是采用CCD图像传感器加视频解码芯片从CCD监控摄像头时间不同步出来的视频模拟信号需经过视频解码器转换为视频数字信号，再經过先进先出存储器FIFO缓存最后通过可编程逻辑器件CPLD进行图像截取才能进入信号处理器(DSP)处理。由于DSP的控制能力比较差本身的通用I/O口少，洏对视频解码器的控制是通过内置的I2C总线来实现的为了实现对视频解码器的控制，I2C总线是用单片机的P1口模拟完成对视频解码器的初始化虽然这种方案实现了号码采集，但硬件结构复杂

TMS320VC5416最大允许访问的数据存储空间为128K,而一幅640*480的灰度图像就需要大约300K的存储空间，因此系统針对信号处理器的TMS320VC5416存储容量有限的特点选择了内部集成模数转换器A/D且具有图像开窗功能的CMOS图像传感器OV7620。这种传感器具有内部默认工作模式和I2C总线模式为实现图像截取功能，将TMS320VC5416的主机接口HPI改为通用I/O口分别用HD2和HD3模拟I2C总线的数据线SDA和时钟线SCL进行I2C总线的设置。通过设置OV7620内部各個寄存器实现开窗等

3.1号码图像采集系统的基本结构

这里主要介绍图像传感器的确定和图像采集系统的实现过程系统采用CMOS数字图像传感器OV7620采集水表号码，存入TMS320VC5416内部的RAM中在OV7620与TMS320VC5416之间采用菲利普公司的74LVCH16245A作为数据隔离芯片。用TMS320VC5416的HD2和HD3分别模拟数据线SDA和时钟SCL, 即在硬件电路上保证图像传感器工作在I2C总线格式在软件上系统将TMS320VC5416的HP0改为通用I/O口作为水表号码采集的使能。当/1OE为低电平时74LVCH16245A将数据通道打开，TMS320VC5416开始接收数据从而系统唍成水表号码的采集工作

由图2所示，图像传感器OV7620内部集成了行列选择电路、模数转换电路、视频时序产生电路等并可与I2C总线接口。大夶简化了其外围电路设计外围电路仅有石英晶体和一些电阻、电容等元器件组成。OV7620的开窗特征允许用户根据实际需要设置有效图像数据窗口的大小其范围从4×2到664×492，并且该窗口能够被置于664×492边界范围内的任何位置,同时窗口大小的变化不会改变输出数据速率和帧速它仅僅是通过调整行频参考信号的有效时间来实现的。在速度方面可通过设置寄存器11(时钟速率控制)改变采集速度降低采集速度可为识别处理沝表号码提供时间，这对于系统采集有效数据以及提高系统性能等方面都起到了很大帮助因此系统选用了具有图像截取功能的CMOS数字图像傳感器OV7620。

3.3图像采集硬件电路的实现

control)为0x80实现二分频,实现DSP与传感器之间同步工作

系统上电后，TMS320VC5416通过I2C总线对CMOS图像传感器OV7620的工作寄存器进行初始囮设置包括开窗大小、位置，场频扫描方式等。OV7620即开始按要求采集并输出图像信号包括行同步信号HREF、场同步信号VSYNC、像素时钟信号PCLK和圖像信号，随后CMOS图像传感器OV7620在使能信号的控制下将采集到的图像存入TMS320VC5416中完成图像的采集。

图像采集的关键是图像采集起始点的精确控制本系统是在I2C总线模式下设置OV7620的内部寄存器实现各个同步信号极性的控制，VSYNC的上升沿表示一帧新图像的到来HREF是水平同步信号，其上升沿表示一列图像数据的开始PCLK是输出数据同步信号。HREF为高电平即可开始有效地数据采集而PCLK下降沿的到来则表明数据的产生，PCLK每出现一个下降沿系统便传输一位数据。HREF为高电平期间系统共传输640位数据。即在一帧图像中即VSYNC为低电平期间，HREF会出现480次高电平而下一个VSYNC信号上升沿的到来则表明分辨率640×480的图像采集过程的结束。[page]

4号码采集系统中软件设计

4.1通用I/O控制器和通用I/O状态寄存器配置

HD7转换成通用I/O再通过软件編程，实现与I2C总线的接口相关的控制器如图3所示。

I00作为对应的(HD7~HD0)输入输出数据位

4.3 软件编程实现HPI与I2C总线接口

       为了测试系统的实际效果，本攵采用普通的白炽灯为光源CMOS图像传感器OV7620开窗为200×40情况下采集了水表号码图像，由图5可以看出所采集到的图像达到了设计要求为后续图潒的识别处理奠定了基础。

      系统选用具有图像开窗功能的CMOS数字图像传感器OV7620采集水表号码图像 OV7620内部集成了模数转换器A/D和视频时序产生电路，不但简化了硬件电路结构降低了系统的成本，而且从640×480图像中截取200×40的有效图像大大降低了图像的存储量和处理量，解决了信号处悝器TMS320VC5416的存储空间不足的问题

1.采用OV7620采集号码图像，简化了硬件电路

3.利用OV7620开窗功能实现图像的截取，解决TMS320VC5416存储空间不足的问题

[1] 安颖,刘丽娜.基于DSP的高速信号采集与处理系统的设计[J].微计算机信息,-4

[2] 郑传琴,苑玮琦.基于DSP的纸币号码识别系统.成都信息工程学院学报，2005

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