信标和车辆位置信息采集与通信系统软件设计与实现(附件)【字数：11327】
摘 要在电子、计算机和制造技术飞速发展的今天，数码相机、汽车、洗衣机等产品越来越呈现智能化、小型化等趋势。作为现代社会的新产物，智能化是未来的发展趋向。本课题是团队课题信标追踪智能车的设计与实现的一部分，主要设计和实现信标智能车信标识别的软件部分。了解智能车的工作原理、图像采集原理以及将会遇到的问题之后，给出研究方案，实现图像采集和图像处理两部分，从而完成整个智能车的信标识别定位任务。在图像采集部分主要针对摄像头的选择做了对比，并选定ov7620作为本次设计的摄像头；图像处理重要是通过中值滤波、二值化这两种方法完成图像预处理；最后确定信标中心，将数据放在二维数组中对信标进行识别。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2研究目的 2
1.3主要任务 3
第二章 硬件资源 4
2.1单片机k60简介 4
2.2 IAR编译环境简介 5
2.3摄像头的比较 6
2.3.1 OV7725的鹰眼摄像头 6
2.3.2 LANDZO捕食者摄像头 7
2.3.3 OV7620定位眼摄像头 8
2.3.4总结 9
第三章 图像采集 11
3.1 摄像头的配置 11
3.2定位眼采集时序图 11
3.3中断 12
3.4分辨率 12
3.5 总结 13
第四章 图像处理与识别 15
4.1数据采集预处理 15
4.1.1图像滤波算法 15
4.1.2二值化处理及判别分析 15
4.2信标图像获取与处理 16
4.2.1车模行驶偏差获取与处理 16
4.2.2小车的起跑控制 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附 录 23
附录A行场中断函数 23
附录BDMA中断函数 23
附录C图像二值化程序 24
附录D遍历函数 24
附录E从左到右寻找信标函数 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录F从上到下寻找信标函数 26
第一章 绪论
1.1前言
在电子、计算机和制造技术飞速发展的今天，数码相机、汽车、洗衣机等产品越来越呈现智能化、小型化等趋势。作为现代社会的新产物，智能化是未来的发展趋向，他可以在一个制定好的环境里按提前设定好的模式自行工作，不需要人工去管理，就可达到预期或更完美的目标。数码摄像机是现代通信、计算机、摄像机产业高速发展的产物。随着计算机的普及，作为计算机的图像输入设备数码摄像机不仅能采集静止画面，而且能采集视频和音频信号，以便实现网络传输、存储和处理。很多数码摄像机采用电荷耦合器件(CCD)作为其感光元器件。CCD 是一种新型的固体成像器件，是非常重要的一种高等新型技术产品。近30多年，新型半导体材料的连续出现和器件日渐微细化，CCD得到了很快的发展，获得了巨大的进步。
目前CCD应用技术已成为一种综合性技术，在现代很多科技领域中有很多成果。CCD无论是线阵还是面阵，都混有各种噪声或干扰，在高精度测量的应用中对CCD有很大影响。所以降低噪声是改良成像系统的当务之急。同样的，如何准确而且简单地测出CCD的噪声也很重要。
1.1.1课题背景
本次设计是建立在全国大学生智能车竞赛的基础上，通过团队协作制作完成一个能够自动识别轨道的智能车。其意在促进高校素质教育，培养大学生综合知识运用能力和动手能力，并激励同学们大胆思考、用于创新并培养团队协作意识。竞赛根据内容的不同进行了组别的划分，分别有：光电组、信标组、摄像头组、电磁组、电轨组等。设计模块包括：电机驱动，传感器信号的采集处理、舵机掌控、控制算法等，是综合性质的制作竞赛。图11、图12、图13是智能车的车模相关图片。
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图11 小车整体
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图12 信标 图13 CCD安装图
1.1.2 CCD图像传感器国内外的发展
目前，CCD 图像传感器的生产主要在日本各大品牌和美国的柯达等公司。现在各个生产厂商在像素和图片质量的竞争， 其实是在竞争缩小像素面积。1987年之后，CCD图像传感器以每年百分之二十的速度缩小像素面积[1]。近几年CCD和CMOS图像传感器在数码相机和微型摄像机中有激烈竞争。随着大规模和超大规模集成技术的不断发展，CCD摄像机的性能更好了，而且CCD芯片的成品率一直有所提高，摄像机在价格上下降很多。低价格是CCD摄像机在应用上迅速发展的重要原因。
国内和国外的图像传感器水平差的很多。西安光机所、电子44所和13所等展开了对CCD的研究[2]。西安光机所研制的中国嫦娥CCD立体相机得到了第一张月图。电子44所具有从事CCD技术研究的4英寸、2微米工艺线和测试仪器设备，是国内唯一的CCD研制线[3]。
1.2研究目的
本文的主要工作是利用市场上现有的CCD图像传感器模块，和嵌入式单片机系统，完成CCD图像传感器的数据采集，并进行简单的识别，完成基于面阵CCD传感器的信标定位。以完成整个智能车的信标识别定位任务。
通过认真详细的阅读任务书，深刻理解主要内容；查阅大量与智能车相关的书籍和比赛资料，了解小车的工作原理；了解CCD的图像采集原理以及如下问题，并做出研究方案以便实施。
要解决的问题：
1、对单片机进行初始化
2、图像采集处理，校正会出现的失真问题
图像处理：
摄像头采集到的图像存在梯形失真，若选用广角摄像头还存在桶形失真。可以通过导出的逆透视变换公式，并根据两种情况分别给出解决方案。也可以用数组进行选择采集。
3、通过硬件二值化摄像头配合红外滤光片，识别信标灯发出的光，检测二值化图像中的光亮点，以便判断出信标灯位置。其中要考虑噪点的出现会影响小车跑出赛道的问题，所以要进行图像滤波。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2研究目的 2
1.3主要任务 3
第二章 硬件资源 4
2.1单片机k60简介 4
2.2 IAR编译环境简介 5
2.3摄像头的比较 6
2.3.1 OV7725的鹰眼摄像头 6
2.3.2 LANDZO捕食者摄像头 7
2.3.3 OV7620定位眼摄像头 8
2.3.4总结 9
第三章 图像采集 11
3.1 摄像头的配置 11
3.2定位眼采集时序图 11
3.3中断 12
3.4分辨率 12
3.5 总结 13
第四章 图像处理与识别 15
4.1数据采集预处理 15
4.1.1图像滤波算法 15
4.1.2二值化处理及判别分析 15
4.2信标图像获取与处理 16
4.2.1车模行驶偏差获取与处理 16
4.2.2小车的起跑控制 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附 录 23
附录A行场中断函数 23
附录BDMA中断函数 23
附录C图像二值化程序 24
附录D遍历函数 24
附录E从左到右寻找信标函数 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录F从上到下寻找信标函数 26
第一章 绪论
1.1前言
在电子、计算机和制造技术飞速发展的今天，数码相机、汽车、洗衣机等产品越来越呈现智能化、小型化等趋势。作为现代社会的新产物，智能化是未来的发展趋向，他可以在一个制定好的环境里按提前设定好的模式自行工作，不需要人工去管理，就可达到预期或更完美的目标。数码摄像机是现代通信、计算机、摄像机产业高速发展的产物。随着计算机的普及，作为计算机的图像输入设备数码摄像机不仅能采集静止画面，而且能采集视频和音频信号，以便实现网络传输、存储和处理。很多数码摄像机采用电荷耦合器件(CCD)作为其感光元器件。CCD 是一种新型的固体成像器件，是非常重要的一种高等新型技术产品。近30多年，新型半导体材料的连续出现和器件日渐微细化，CCD得到了很快的发展，获得了巨大的进步。
目前CCD应用技术已成为一种综合性技术，在现代很多科技领域中有很多成果。CCD无论是线阵还是面阵，都混有各种噪声或干扰，在高精度测量的应用中对CCD有很大影响。所以降低噪声是改良成像系统的当务之急。同样的，如何准确而且简单地测出CCD的噪声也很重要。
1.1.1课题背景
本次设计是建立在全国大学生智能车竞赛的基础上，通过团队协作制作完成一个能够自动识别轨道的智能车。其意在促进高校素质教育，培养大学生综合知识运用能力和动手能力，并激励同学们大胆思考、用于创新并培养团队协作意识。竞赛根据内容的不同进行了组别的划分，分别有：光电组、信标组、摄像头组、电磁组、电轨组等。设计模块包括：电机驱动，传感器信号的采集处理、舵机掌控、控制算法等，是综合性质的制作竞赛。图11、图12、图13是智能车的车模相关图片。
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图11 小车整体
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图12 信标 图13 CCD安装图
1.1.2 CCD图像传感器国内外的发展
目前，CCD 图像传感器的生产主要在日本各大品牌和美国的柯达等公司。现在各个生产厂商在像素和图片质量的竞争， 其实是在竞争缩小像素面积。1987年之后，CCD图像传感器以每年百分之二十的速度缩小像素面积[1]。近几年CCD和CMOS图像传感器在数码相机和微型摄像机中有激烈竞争。随着大规模和超大规模集成技术的不断发展，CCD摄像机的性能更好了，而且CCD芯片的成品率一直有所提高，摄像机在价格上下降很多。低价格是CCD摄像机在应用上迅速发展的重要原因。
国内和国外的图像传感器水平差的很多。西安光机所、电子44所和13所等展开了对CCD的研究[2]。西安光机所研制的中国嫦娥CCD立体相机得到了第一张月图。电子44所具有从事CCD技术研究的4英寸、2微米工艺线和测试仪器设备，是国内唯一的CCD研制线[3]。
1.2研究目的
本文的主要工作是利用市场上现有的CCD图像传感器模块，和嵌入式单片机系统，完成CCD图像传感器的数据采集，并进行简单的识别，完成基于面阵CCD传感器的信标定位。以完成整个智能车的信标识别定位任务。
通过认真详细的阅读任务书，深刻理解主要内容；查阅大量与智能车相关的书籍和比赛资料，了解小车的工作原理；了解CCD的图像采集原理以及如下问题，并做出研究方案以便实施。
要解决的问题：
1、对单片机进行初始化
2、图像采集处理，校正会出现的失真问题
图像处理：
摄像头采集到的图像存在梯形失真，若选用广角摄像头还存在桶形失真。可以通过导出的逆透视变换公式，并根据两种情况分别给出解决方案。也可以用数组进行选择采集。
3、通过硬件二值化摄像头配合红外滤光片，识别信标灯发出的光，检测二值化图像中的光亮点，以便判断出信标灯位置。其中要考虑噪点的出现会影响小车跑出赛道的问题，所以要进行图像滤波。
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