网络视频监控中的摄像头调法

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【中国集群通信网】在图像处理的嵌入式系统中，由于涉及机器视觉的处理分析，使得对图像生成工具摄像头的调试变得比较麻烦。 本文主要以HCS12作为主控芯片的摄像头组小车调试为例对调试方法进行介绍。

　　机器视觉简介

　　机器视觉就是用机器代替人眼来对外部环境进行感知并做出测量和判断。通过成像器件(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。在一些对系统实时动作要求比较高的系统中，人的反应速度和信息处理能力是无法满足要求的，而机器视觉易于实现信息集成，和计算机控制系统相结合，可以提高系统的自动化程度。

　　摄像头调试目的

　　在嵌入式系统中摄像头调试的目的是使摄像头的机械和电气参数在满足系统要求下能产生质量最高的图像数据。一个涉及硬件和软件的成像系统，成像的质量好坏往往受到来自外界干扰和自身限制的很多因素的影响，这些影响会产生噪声和成像不均匀。来自软件层面的因素往往是算法的问题，这个层面的问题可以通过理论分析的数学计算解决，来自硬件层面的因素则而要用仪器进行调试，通过实验测量分析才能解决，由于硬件处理系统底层，所以硬件的质量会直接影响软件的质量，从而影响最终成像质量。对摄像头进行调试就是要从硬件层面上尽量消除干扰。

　　摄像头调试方法

　　由于嵌入式系统是一个比较广的概念，所以本文以HCS12作为主控芯片的摄像头组小车调试为例对调试方法进行介绍。

　　(一)外部搭设电路连线CRT显示器

　　从模拟摄像头上引出电源、地、信号三根引线，对摄像头供电，再将视频信号线接到电视盒视频输入接口。电视盒的VGA-OUT接至CRT显示器，从而实现CRT对经数字化的摄像头视觉进行显示。

　　此种方法为完全硬件层面显示，提供和人眼视觉完全一样的显示效果，对摄像头安装和自身物理参数校正具有显著帮助。

　　(二)片外扩展LCD液晶

　　HCS12系列MCU中含有串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)，能实现MCU之间的数据传输，且其速度比通过串行异步通信(SCI)方式快。SPI模块也支持MCU也外围设备间的双向、同步、串行通信，实现MCU的外设扩展。 市场上诺基亚3310液晶价格低廉，成像基于二值点阵，显示模块为48*84个点列，对相关信息显示表现为对相应点写入数据使其呈现不同颜色。

　　1.显示字符在系统运行时以字符形式提示系统相关运行参数。每个字符占用点列8*6，需要6字节数据，完成字符显示只需在编程对指定位写入相应数据。由于该液晶模块本身不带有字库，所以在程序开始时要先定义ASCⅡ表字符的液晶显示点阵数据，即一个大小为N*6字节的二维数组。

　　2.显示图片模拟摄像头采集的视频信号经过MCU的A/D数字化后，信息存储在一个40*70的二维数组中，再将数组二值化，便能在48*84分辨率的液晶模块中显示，使开发者实时对摄像头机器视觉进行观测。

　　此种方法为硬件和软件相结合的显示方法，能实时跟踪显示摄像头相关信息，显示时不会打断系统运行流程。

　　(三)自写串口通讯上位机软件

　　利用MCU的SCI模块发送图片数据至PC机，上位机利用MSCOMM控件编程对通讯数据进行读取。读取数据后，便能利用windows程序强大的数据处理能力和图片显示能力对图片数据处理，如：根据数据对图片进行重绘，对数组滤波分析并显示滤波效果，将接收数组以文件形式导出为计算机仿真提供数据来源。

　　此种方法为完全软件显示法，只而要从MCU收到数据，便能在PC机上实现一系列处理，对检验图形变换效果、滤波分析优劣以及数据仿真思想都有着其它方法无法比拟的优势。

　　调试方法优劣比较

　　1.CRT调视法。通过接入摄像头视频信号，CRT能高保真显示机器视觉。但只能局限于对摄像头参数测试和摄像头机械位置调整，对高级点的数字信号就无能为力了。

　　2.LCD调试法。直接接在单片机SPI口上进行数据传输，能实时刷新显示图片，此模块可以直接搭载在系统上，实时显示系统相关信息。但由于模块分辨率限制，只能显示黑白二值，造成数字图片失真。

　　3.串口调试法。能充分利用PC机强大的数据处理和图片显示功能，能实现数字图片高精度像素点显示，并导出灰度数值表，为VC，MATLAB仿真提供现场数据。但PC和MCU间数据传输速度太慢，缺乏实时性，缺乏动态跟踪的优点。

　　三种摄像头调试方法各有优劣，但相互结合便能在系统设计的不同阶段实现功能互补。机器视觉属于当今工业自动化领域一个比较新的领域，在开发的过程中必然会为断涌现出各种优秀的调试方法，本文仅结合作者经历提出三种成本低廉，可行性高的方法，希望对广大嵌入式开发者会有所帮助。