基于摄像头的自主循迹智能车设计

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摄像头传感器的基本原理
简单来说， 摄像头主要由镜头、 图像传感器、
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种器件。由于 CCD 一般需要 12V 供电， 而整个系统
其中， 图像传感器普遍采用 CCD 或 COMS 这两
图1
摄像头基本原理示意图
的供电电压为 7.2V， 因此为了减小供电电路的复杂
收稿日期： 2017 年 5 月 8 日， 修回日期： 2017 年 6 月 27 日 作者简介： 王玲玲， 女， 硕士， 讲师， 研究方向： 控制系统仿真与实现。梁勇， 男， 博士， 副教授， 研究方向： 控制系统设计 与仿真。
which having digital CMOS image sensor，was selected to be installed in the system of smart car to recognize the black and white tion，image acquisition，path extraction. Finally，it was shown from practical debugging that this method could accomplish the path identification for general path independently. Key Words Class Number TP273 camera， intelligent vehicle， OV7620， path recognition
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引言
智能车又叫做轮式移动机器人， 是通过自主路
PCB 板、 DSP 芯片组成， 如图 1 所示。当被摄物体反 图像传感器根据光的强弱积聚相应的电荷， 经周期 性放电， 产生代表一幅幅画面的电信号， 此电信号
射光线， 传播到镜头， 经镜头聚焦到图像传感器上，
径识别， 控制其速度、 转向、 壁障等操作的一种智能 机器人。本系统需要识别的路径为黑白赛道， 即在 道 路 宽 度 不 小 于 45cm 白 色 板 两 侧 ， 贴有宽度为
摄像头作为路径识别传感器在智能机器人自主路径识别中具有广泛的应用。论文选取数字 CMOS 图像传感
Design of Intelligent Vehical with Independent Tracking Ability Based on Camera
（Naval Aeronautical and Astronautical University， Yantai Abstract WANG Lingling LIANG Yong 264000）
Camera has been widely used in intelligent robot to recognize the path independently. In this paper，OV7620，
path. And principle and method were proposed to realize practical design from the aspects of mechanical installation， circuit connec⁃
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图像采集子程序
在与摄像头时序相关的三个信号关系中， 如图
4 所示， 当 VSYN 为高电平时， 说明新的一帧图像即 将要传出； 当 HREF 为高电平时， 表示新的一行要 传出； 此时如果捕捉到像素时钟信号 PCLK 为高， 此即为当前图像的第一个像素点， 之后遇到一个像 素时钟就接受一次数据， 直到该行全部接收完。
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摄像头传感器的连接
对只需要识别黑白道路信息来说， 可选择
OV7620 的默认配置［2］， 如此与图像采集相关的引 脚即为图 2 所示。其中， Y0-Y7 引脚为摄像头 8 位 号； PCLK 为像素中断信号。 像素输出； VSYN 为场中断信号； HREF 为行中断信
（PCLK 的周期只有 73ns） ， 对于 XS128 稳定的总线 HREF 后， 即开始读取每行的像素点。对于 48M 的 过密的点需要单片机大量的时间进行数据处理， 因 总线时钟来说， 最快可以捕捉约 400 个像素点。但
Vol. 45 No. 11 2314
计算机与数字工程 Computer & Digital Engineering
第 45 2017 年第 11 卷 期
总第 337 期
基于摄像头的自主循迹智能车设计
王玲玲
（海军航空工程学院 摘 要
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梁
勇
264000）
烟台
器 OV7620， 将其安装在智能车系统中完成对黑白路径的识别， 并从机械安装、 电路连接、 图像采集、 路径提取这四个方面给 出实际设计的原理与方法。实际调试表明， 文中所提方法可以自主完成一般道路的路径识别。 关键词 中图分类号 摄像头； 智能车； OV7620； 路径识别 TP273 DOI： 10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2017. 11. 048
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计算机与数字工程
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性， 使用 CMOS 摄像头。并且为了减少单片机对 A/ D 的编程， 因此采用数字 CMOS 摄像头， 并选取其 中的 OV7620 作为采集路径的传感器。 OV7620 的 10 位双通道 A/D 转换器， 输出 8 位图像数据； 5V 供 电［2］。 帧率 30FPS； 支持连续和隔行两种扫描方式； 内置 有效像素单元为 640 （水平方向） ˑ480 （垂直方向） ；
经过模数转换为数字图像信号， 再送入单片机中进 行加工处理。
25mmʃ5 的黑色线， 并将道路整体铺设在黑色或深 并由程序提取出道路的黑线信息， 然后由单片机做 出控制决策， 控制舵机的转角和电机的转速。本文
蓝色幕布上［1］。智能车通过摄像头获取路径图像，
就摄像头传感器的基本原理、 机械安装、 电路连接、 图像采集、 路径提取这五个方面做出阐述。
但 是 由 于 像 素 中 断 信 号 PCLK 的 频 率 过 快
图4
OV7620 摄像头时序信号
时钟来说， 不易捕捉。因此可以在捕捉到行信号