FIFO芯片和單片機實現的圖像采集系統

摘要：基于FIFO芯片AL422B，以飛思卡爾16位單片機MC9S12DG128為核心，采集攝像頭芯片OV7670的圖像信息，設計出以低速率的單片機采集高速率圖像的圖像采集系統。系統采用單片機控制FIFO芯片，先由FIFO實時讀取攝像頭芯片的一幅完整圖像信息，再由單片機以低速率從FIFO的相應寄存器讀取該幅圖像，讀取的同時進行相應的圖像處理，得出所需圖像中點光源的像素距離后通過FIFO進行下一幅圖像的采集。本方案通過樣機實驗，完全能滿足要求，確保了一副圖像的完整性。
關鍵詞：點光源標桿；圖像；FIFO；單片機

引言
在單片機應用系統中，由于圖像采集速度、程序存儲器和數據存儲器的尋址空間的限制，要完整存儲30 fps、640×480像素大小的一幅圖像是相當困難的。本文運用較高性能的16位飛思卡爾單片機在超高頻的情況下直接采集圖像，也只能采集到每行320個像素，丟失圖像，無法獲得一幅完整的圖像。本文通過在圖像采集過程中增加FIFO芯片AL422B較好地解決了這一問題，相對于采用昂貴的DSP而言，降低了圖像采集系統的成本。

1 單目點光源測距原理
野外作業時，需要在運動中知道前方標桿和觀察點之間的距離。本文將標桿制成等間距紅外點光源標桿，滿足了基于單幀靜態圖像的小孔成像原理測距模型要求，減少了圖像處理量，提高了測量的實時性、全天候性。H為各點光源標桿的實際距離；n為點光源個數，它可以通過圖像處理獲得；f為攝像頭焦距；標尺實際像素物理距離h由攝像頭標定取得。遠距離測距原理示意圖如圖1所示，整條點光源標桿都在攝像頭視野范圍內。近距離測距原理示意圖如圖2所示，點光源標桿只有部分在攝像頭范圍內。通過圖1，可求出前方標桿與觀察點的距離D。攝像機的成像幾何關系也可用小孔成像原理來近似表示：