摄像头图像采集与显示(附件)【字数：7673】
摘 要在当今世界的各种各种通讯手段中，直观的图像表现形式总是受人们欢迎。因此，未来社会对图像采集与处理有着越来越高的要求。实时性、稳定性、直观性等条件对如今的图像处理技术提出了挑战。本课题研究的内容主要是计算机如何快速、准确的将摄像头采集到的图像数据进行处理并转换成数字信号。其中包括很多技术手段对图像的增强、滤波、减噪、还原、编码、压缩、提取等，具体体现为对智能车赛道的识别与判断，使用MK60开发板与野火鹰眼摄像头采集赛道信息并显示在液晶屏上。根据本课题所使用的技术研究手段来看，使用测试式实验法，主要使用计算机和单片机进行实验研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2摄像头图像采集技术的发展与现状 2
第二章 器件的选择 4
2.1主控模块的选择 4
2.1.1 MK60DN512ZVLQ的标准功能 4
2.1.2MK60DN512ZVLQ引脚图 5
2.2摄像头的选择 6
2.2.1鹰眼ov7725简介 6
2.2.2鹰眼ov7725使用 6
2.3显示模块的选择 8
2.3.1 LCD液晶屏基本参数 8
2.3.2 LCD液晶屏原理图 8
第三章 系统硬件设计 10
3.1系统硬件总体设计 10
第四章 系统软件设计 12
4.2主程序设计 13
4.2.1摄像头驱动程序 13
4.2.2LCD液晶驱动程序 19
4.2.3主程序 27
第五章 系统的调试与分析 36
5.1系统的调试 36
5.1.1硬件调试 36
5.2系统分析 37
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
附录A系统连接实物图 42
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
电子世界有着很快的发展速度，可以说是日新月异。多媒体，计算机和图像通信技术也有着快速的发展。并促进了数字图像处理技术的进步和发展，并在许多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
方面取得了广泛的应用，如在工农业生产、卫生医疗、娱乐、教育、通讯等方面.与此同时，人们对与之相关的计算机视频应用提出了更高的要求，从而使运算速度快、轻便、智能化的高质量数字图像处理设备成为新时达的宠儿，在目标追踪
、智能机器人导航、智能驾驶方面，实时图像处理技术得到越来越多的应用。本课题具体使用单片机进行试验研究，主要因为：图像采集可以采用许多不同的方法，DSP、ARM、嵌入式技术是常见的图像采集和处理系统,但考虑到成本、功耗和环境问题，这些方法往往不能很好地解决问题。我就需要我们设一个低成本、小体积、低耗能、性能强的图像采集处理系统。人们所认识的单片机就是这具备这些特征，而且其应用十分广泛。单片机有很强的系统控制能力和灵活的编码能力。并且有丰富的开发调试软件，丰富的开发资源。所以开发设计一个基于单片机的数字图像采集与处理系统是非常有意义的。如果要通过课题的研究，学生需查阅大量的相关资料，不仅丰富知识量，对以前的专业知识有更深刻的认识。毕业设计对我们的学生提出了很高的要求，在学科知识方面，要求我们能够将知识和技能综合运用起来，学会分析和解决实际问题，加深理论知识,拓展知识领域,拓展专业技能。就研究能力而言，我们应该准确理解课题任务，然后进行精确的资料调研、收集、加工和整理，学会工具书的正确使用，掌握课题研究的方法和编写技术资料的能力。在综合素质方面，能培养我们认真的科学态度和严谨务实的工作作风
对于以往来说，多年来对于专业知识的学习都仅限于书本中的理论知识，且相关的实践操作都主要在老师指导下完成，通过这次对课题的研究，学生掌握了主动权，通过自主性的研究来加深对知识的掌握。从初期的资料查阅以及后期的实际操作，都由自己主动进行，这样不仅充分的将以往的理论知识结合到了实践操作中，更掌握了自主性学习以及操作的方法。
通过本次课题的研究，加深了学生对于电路分析、数字电路、模拟电路、单片机的理解与掌握，也让学生加强了对于日常生活和学习工作中的安全意识。
1.2摄像头图像采集技术的发展与现状
第二代和第三代计算机问世后,图像处理技术得到了迅速发展。数字信号处理的快速发展可以解决所有的图像处理技术。这极大地促进了数字图像处理技术的发展，为其提供了广阔的发展空间。自60年代开始，国际上开始出现对图像处理的研究。图像包含着大量的信息，要做到实时处理，除了要求有性能优良，处理速度快的主处理器外，多处理器并行处理也是必需的。例如,由美国TM公司在1987生产的CM2连接器,使用65536个处理器,以超立方体的形式连接,并且还可以形成网络结构。该系统运行速度很快,当添加32位整数加法时,其速度可以达到25000 0MIPS(每秒数百万条指令)。此外，它还具有可变的连接结构，可用于高层处理。生活中处处可见实时图像处理技术的身。工业上，有应用此技术开发的视觉检测系统、在应对复杂地形的资源探测方面也有着广泛的应用、和我们生活息息相关的天气预报更是少不了图像处理技术。此外，在军事领域中如导弹的精准制导，战场战况的动态分析，都用到了实时图像处理技术
相较于国外，实时图形处理技术在国内的研究起步较晚，研究水平也较低。从80年代末以来，国内众多知名大学和研究所在实时图像处理方面逐渐有了一些研究成果。1989年浙江大学实验室研制了ZRJP.I系统，此系统采用了中小规模集成电路，实现了模块化。三年后,浙江大学也用逻辑VLSI开发了ZRJP.II系统。该系统经过改进,可以识别出500多个3D目标。1991,中国科学院合肥智能机械研究所开发了PLIS系统。1990,天津大学开发了一种用于焊接机器人的MIMD实时图像处理系统。该系统采用四TMS310C251992年开发了以单片机为核心的TMS3C30改进系统。一般来说,实时图像采集和处理技术在中国相对落后。主要原因还是处理系统不够优化、完善,对快速数据处理有很大的限制。
1.3课题的目标与任务
本系统使用MK60作为主控芯片，使用其最小系统开发板，扩展了其摄像头接口与LCD液晶显示屏接口。本课题的主要目标是设计一个摄像机图像采集系统。由液晶模块采集的图像实时显示在液晶显示器上,需要对图像进行二值化处理。，在液晶上显示出智能车赛道的图形；需要通过软件算法对图像进行赛道识别，具有一定的抵御光线干扰的效果；还要求得到一个赛车行进的方向偏差值，在液晶上显示
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2摄像头图像采集技术的发展与现状 2
第二章 器件的选择 4
2.1主控模块的选择 4
2.1.1 MK60DN512ZVLQ的标准功能 4
2.1.2MK60DN512ZVLQ引脚图 5
2.2摄像头的选择 6
2.2.1鹰眼ov7725简介 6
2.2.2鹰眼ov7725使用 6
2.3显示模块的选择 8
2.3.1 LCD液晶屏基本参数 8
2.3.2 LCD液晶屏原理图 8
第三章 系统硬件设计 10
3.1系统硬件总体设计 10
第四章 系统软件设计 12
4.2主程序设计 13
4.2.1摄像头驱动程序 13
4.2.2LCD液晶驱动程序 19
4.2.3主程序 27
第五章 系统的调试与分析 36
5.1系统的调试 36
5.1.1硬件调试 36
5.2系统分析 37
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
附录A系统连接实物图 42
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
电子世界有着很快的发展速度，可以说是日新月异。多媒体，计算机和图像通信技术也有着快速的发展。并促进了数字图像处理技术的进步和发展，并在许多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
方面取得了广泛的应用，如在工农业生产、卫生医疗、娱乐、教育、通讯等方面.与此同时，人们对与之相关的计算机视频应用提出了更高的要求，从而使运算速度快、轻便、智能化的高质量数字图像处理设备成为新时达的宠儿，在目标追踪
、智能机器人导航、智能驾驶方面，实时图像处理技术得到越来越多的应用。本课题具体使用单片机进行试验研究，主要因为：图像采集可以采用许多不同的方法，DSP、ARM、嵌入式技术是常见的图像采集和处理系统,但考虑到成本、功耗和环境问题，这些方法往往不能很好地解决问题。我就需要我们设一个低成本、小体积、低耗能、性能强的图像采集处理系统。人们所认识的单片机就是这具备这些特征，而且其应用十分广泛。单片机有很强的系统控制能力和灵活的编码能力。并且有丰富的开发调试软件，丰富的开发资源。所以开发设计一个基于单片机的数字图像采集与处理系统是非常有意义的。如果要通过课题的研究，学生需查阅大量的相关资料，不仅丰富知识量，对以前的专业知识有更深刻的认识。毕业设计对我们的学生提出了很高的要求，在学科知识方面，要求我们能够将知识和技能综合运用起来，学会分析和解决实际问题，加深理论知识,拓展知识领域,拓展专业技能。就研究能力而言，我们应该准确理解课题任务，然后进行精确的资料调研、收集、加工和整理，学会工具书的正确使用，掌握课题研究的方法和编写技术资料的能力。在综合素质方面，能培养我们认真的科学态度和严谨务实的工作作风
对于以往来说，多年来对于专业知识的学习都仅限于书本中的理论知识，且相关的实践操作都主要在老师指导下完成，通过这次对课题的研究，学生掌握了主动权，通过自主性的研究来加深对知识的掌握。从初期的资料查阅以及后期的实际操作，都由自己主动进行，这样不仅充分的将以往的理论知识结合到了实践操作中，更掌握了自主性学习以及操作的方法。
通过本次课题的研究，加深了学生对于电路分析、数字电路、模拟电路、单片机的理解与掌握，也让学生加强了对于日常生活和学习工作中的安全意识。
1.2摄像头图像采集技术的发展与现状
第二代和第三代计算机问世后,图像处理技术得到了迅速发展。数字信号处理的快速发展可以解决所有的图像处理技术。这极大地促进了数字图像处理技术的发展，为其提供了广阔的发展空间。自60年代开始，国际上开始出现对图像处理的研究。图像包含着大量的信息，要做到实时处理，除了要求有性能优良，处理速度快的主处理器外，多处理器并行处理也是必需的。例如,由美国TM公司在1987生产的CM2连接器,使用65536个处理器,以超立方体的形式连接,并且还可以形成网络结构。该系统运行速度很快,当添加32位整数加法时,其速度可以达到25000 0MIPS(每秒数百万条指令)。此外，它还具有可变的连接结构，可用于高层处理。生活中处处可见实时图像处理技术的身。工业上，有应用此技术开发的视觉检测系统、在应对复杂地形的资源探测方面也有着广泛的应用、和我们生活息息相关的天气预报更是少不了图像处理技术。此外，在军事领域中如导弹的精准制导，战场战况的动态分析，都用到了实时图像处理技术
相较于国外，实时图形处理技术在国内的研究起步较晚，研究水平也较低。从80年代末以来，国内众多知名大学和研究所在实时图像处理方面逐渐有了一些研究成果。1989年浙江大学实验室研制了ZRJP.I系统，此系统采用了中小规模集成电路，实现了模块化。三年后,浙江大学也用逻辑VLSI开发了ZRJP.II系统。该系统经过改进,可以识别出500多个3D目标。1991,中国科学院合肥智能机械研究所开发了PLIS系统。1990,天津大学开发了一种用于焊接机器人的MIMD实时图像处理系统。该系统采用四TMS310C251992年开发了以单片机为核心的TMS3C30改进系统。一般来说,实时图像采集和处理技术在中国相对落后。主要原因还是处理系统不够优化、完善,对快速数据处理有很大的限制。
1.3课题的目标与任务
本系统使用MK60作为主控芯片，使用其最小系统开发板，扩展了其摄像头接口与LCD液晶显示屏接口。本课题的主要目标是设计一个摄像机图像采集系统。由液晶模块采集的图像实时显示在液晶显示器上,需要对图像进行二值化处理。，在液晶上显示出智能车赛道的图形；需要通过软件算法对图像进行赛道识别，具有一定的抵御光线干扰的效果；还要求得到一个赛车行进的方向偏差值，在液晶上显示
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