3．2．2 MT9M011圖像數據采集

　　受限于單片機時鐘的約束關系，HCSl2的通用I／O口無法檢測攝像頭像素時鐘信號跳變，本文采取以固定周期采集一行數據的方法。因此，采集像素數據的關鍵是準確地采集幀有效信號的上升沿和行有效信號的上升沿。選用的方案是：使用HCSl2單片機的ECT模塊采集幀有效信號的上升沿，使用ECT模塊普通端口模式采集行有效信號的上升沿。

　　采集對象要求縱、橫分辨率都不能過低，而HCSl2內部存儲空間有限，無法為高分辨率提供有利支持。針對這一矛盾，利用一個像素

　　與其周圍點的值的關聯性，以及攝像頭所具有的隔行和隔列輸出功能進行跳采集。確定了1 280x 480的分辨率和行列均跳4行采集的模式，

　　同時軟件上再進行一次隔行采集，最終可得80×60=4 800個像素數據。采集數據的流程如圖4所示。

　　3．2．3 采集圖像時遇到的問題及解決方法

　　(1)攝像頭晶振的選擇

　　MT9M011晶振的選擇是一個很重要的問題，如果一幀圖像的時間超過20 ms，就無法體現它的主要優勢。同時，也要考慮到HCSl2單片機的限制，HCSl2的總線頻率最大可達到32 MHz，而在此條件下如果MT9M011的晶振選取過大，則每一行采集到的點數過少。

　　通過式(1)可計算出MT9M011輸出一幀圖像所需的時間：

　　式中：ColNum+HBlanking和RowNum+VBlanking分別表示包含空白數據的總列數和總行數；fcamera表示攝像頭晶振頻率，在一幀圖像大小已經確定的情況下，該值越大則一幀時間越短。

　　通過式(2)可計算出單片機一行采集像素點的個數：

　　式中：RowPixNum表示一行能采集到的數據；ColNum表示每一行中輸出的像素數據個數；Tcamera是攝像頭晶振，fcamera的倒數；Cycle表示一個采集周期使用的機器周期數，在整個采集過程中固定不變的；fbus表示單片機的總線周期。從式(2)可知，在fbus一定的情況下，camera越小，則一行采集到的數據就越少，這樣不利于數據分析。

　　綜合考慮，最終確定使用8 MHz的晶振作為MT9M011的時鐘，而采用16 MHz晶振作為HCSl2的時鐘，單行采集80個點，可滿足路徑識別的需要。

　　(2)攝像頭曝光時間和增益的設置問題MT9M011是一款RGB三基色的彩色攝像頭，采集到的數據為Bayer彩色格式。由于提取的是賽道上的黑線信息，圖像環境相對簡單，因此這里直接將每一個分量的值作為該點像素的灰度值處理。

　　如圖5(a)所示，在使用默認曝光時間和增益時采集得到的圖像有明顯的隔行噪聲效應，而且在一行間也有明顯的干擾噪聲存在。這是因為同一光源對于RGB三種分量所體現出的數值不同，直接將其當作灰度值處理會產生恢復的圖像不均勻、噪聲大的現象。解決辦法是通過多次

　　實踐調整攝像頭的曝光時間和RGB每個分量的增益值，使3個分量在同一光源下反應出的數值基本一致。經過調整后得到的圖像如圖5(b)所示。

　　4 數字式CMOS攝像頭與模擬攝像頭比較

　　數字式CMOS攝像頭MT9M011最大的優勢在于節約時間。選用合適的晶振及圖像大小能將整個小車控制周期限制在20ms左右。筆者曾經做過實驗，選用20MHz的晶振作為攝像頭時鐘，將單片機倍頻到32 MHz。在這種條件下，一個控制周期的反應時間甚至能縮短到4ms左右，與模擬攝像頭的40 ms一幀圖像相比有明顯的優勢。MT9M011的另一個優勢是圖像大小可以任意設置，因此筆者可以軟件調整圖像的大小和視野的高度，且MT9M011與單片機接口簡單，很大程度上減輕了硬件負擔。

　　MT9M011在智能車比賽應用中也具有一些缺點。它不能自動適應各種光源，需要人工進行調整；同時，它的動態特性不如CCD攝像頭好，這點可以通過提高攝像頭晶振時鐘來縮短采集周期解決。

　　結語

　　本文介紹了數字式CMOS攝像頭MT9MOll在基于HCSl2單片機的智能車中的應用，并針對數字攝像頭與模擬攝像頭的各自特點進行了比較。實踐表明，選用數字式CMOS攝像頭作為智能車路徑識別傳感器是可行的。