摘要：基于FIFO芯片AL422B，以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128为核心，采集摄像头芯片OV7670的图像信息，设计出以低速率的单片机采集高速率图像的图像采集系统。系统采用单片机控制FIFO芯片，先由FIFO实时读取摄像头芯片的一幅完整图像信息，再由单片机以低速率从FIFO的相应寄存器读取该幅图像，读取的同时进行相应的图像处理，得出所需图像中点光源的像素距离后通过FIFO进行下一幅图像的采集。本方案通过样机实验，完全能满足要求，确保了一副图像的完整性。
关键词：点光源标杆；图像；FIFO；单片机

引言
在单片机应用系统中，由于图像采一体电感集速度、程序存储器和数据存储器的寻址空间的限制，要完整存储30 fps、640×480像素大小的一幅图像是相当困难的。本文运用较高性能的16位飞思卡尔单片机在超高频的情况下直接采集图像，也只能采集到每行320个像素，丢失图像，无法获得一幅完整的图像。大电流电感本文通过在图像采集过程中增加FIFO芯片AL422B较好地解决了这一问题，相对于采用昂贵的DSP而言，降低了图像采集系统的成本。

1 单目点光源测距原理
野外作业时，需要在运动中知道前方标杆和观察点之间的距离。本文将标杆制成等间距红外点光源标杆，满足了基于单帧静态图像的小孔成像原理测距模型要求，减少了图像处理量，提高了测量的实时性、全天候性。H为各点光源标杆的实际距离；n为点光源个数，它可以通过图像处理获得；f为摄像头焦距；标尺实际像素物理距离h由摄像头标定取得。远距离测距原理示意图如图1所示，整条点光源标杆都在摄像头视野范围内。近距离测距原理示意图如图2所示，点光源标杆只有部分在摄像头范围内。通过图1，可求出前方标杆与观察点的距离D。摄像机的成像几何关系也可用小孔成像原理来近似表示：

2 图像采集系统硬件设计
根据单目视觉测距的要求，需要通过一黑白摄像头实时采集前车的点光源标杆，通过标尺上点光源所在的像素距离推算出前车距离。为了能完整地读取图像，本文增加了FIFO芯片，图像采集原理示意图如图3所示。由单片机监测摄像头的行／场信号，控制FIFO读取相应的图像；读完所有行后，关闭FIFO读取图像功能，开始由单片机从FIFO中读取图像数据，并进行相应的图像处理，根据图像处理的复杂程度，决绕行电感器定图像处理和图像采集的时间比。由于FIFO是先入先出，其读取数据时单片机只需通过中断使能行／场信号，绝大部分时间单片机可以用来进行图像处理。本文采取的是采集一帧图像后，单片机利用两帧图像的空闲时间和下一帧FIFO采集时间，共约3帧时间进行图像处理和控制，其结果是图像由原来的30 fps，变成10fps。尽管帧率慢了，但经过分析得知，在100 km／h情况下，滞后距离2．8 m，可以满足要求。

2．1 飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128
本文采用飞思卡尔1 6位单片机MC9S12DG128作为主控芯片，该芯片是Freescale公司推出的S12系列微控制器中的一款增强型、汽车级的16位微控制器，片内总线时钟频率最高可达25 MHz，集成了8 KB的RAM、128KB的Flash、2 KB的EEPROM，集成度高，资源也相当丰富。
2．2 摄像头芯片OV7670
OV7670是OmniVision公司推出的Camerachiptm图像传感器，体积小，工作电压低。VGA图像最高达到30fps。其主要特性为：
◆感光阵列(大电流电感共有656×488个像素，在YUV的模式中有效像素环形电感为640×480个)；
◆高灵敏度适合低照度应用，对红外光线敏感；
◆标准的SCCB接口，兼容I2C总线接口；
◆RawRGB、RGB(GRB4：2：2，RGB565／555／444)、YUV(4：2：2)和YCbCr(4：2：2)输出格式；
◆支持VGA、CIF和从CIF到40×30的各种尺寸。
2．3 FIFO芯片AL422B
AL422B是AverLogic公司推出的一个存储容量为393 216字节×8位的FIFO存储芯片。其所有的寻址、刷新等操作都由集成在芯片内部的控制系统完成，AL422B内部功能结构框图如图4所示。 大功率电感厂家 |大电流电感工厂