分赛区比赛结束了，我们进入了决赛，但成绩并不理想，我们期望更快的速度，鉴于摄像头良好的前瞻性，我们决定尝试摄像头。本章就主要介绍基于摄像头检测路径赛车的实现。由于基于摄像头的赛车的机械调整和硬件电路基 本和红外相同，这些在报告的第3、4 章就已经做了比较详细的介绍，所以本章重点介绍摄像头的安装，信号提取和处理，以及算法的实现。摄像头分为彩色和黑白两种，因为我们只需要提取赛道的黑白两种信息，黑白摄像头就足以够用了，彩色摄像头由于信息量大，还会加重系统的负担。我们采用的摄像头为 1/4 OmniVision CMOS 图像传感芯片，直接输出模拟视频信号。
6.1 摄像头的安装
摄像头固定采用铝合金管材，坚固轻便，固定于舵机后车底盘上，摄像头 高为26cm。
通过对摄像头焦距的调整，在上述安装条件下，我们可以得到一清晰的视野，如图 6.2 所示：
6.2 摄像头信息提取
6.2.1 摄像头工作原理
摄像头主要由镜头，图像传感芯片和外围电路构成。图像传感芯片又是其 最重要的部分，摄像头的指标（如黑白或彩色，分辨率）就取决于图像传感芯 片的指标；该芯片要配以合适的外围电路才能工作，将它们制作在一块电路板 上，称为“单板”。若给单板配上镜头、外壳、引线和接头，这就构成了通常所 见的摄像头。 摄像头通常引出三个端子，一个为电源端，一个为地端，另一个就为视频 信号端（有的摄像头多出一个端子，那是音频信号端）。电源接多大要视具体的 单板而定，目前而言，一般有两种规格，6-9V，或9-12V。视频信号的电压一般 不位于0.5V-2V 之间。我们使用的摄像头电压为 9V。 摄像头的主要工作原理是：按一定的分辨率，以隔行扫描的方式采样图像 上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与 灰度成一一对应关系的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体而 言，摄像头连续地扫描图像上的一行，就输出一段连续的电压视频信号，该电 压信号的高低起伏正反映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信 号端就输出一低于最低视频信号电压的电平（如0.3V），并保持一段时间。这样 相当于，紧接着每行图像对应的电压信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽” 叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后（因为摄像头是隔 行扫描的方式），开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着就会出现一段场消隐区。此区中有若干个复合消隐脉冲（简称消隐脉冲）， 在这些消隐脉冲中，有个脉冲，它远宽于（即持续时间长于）其他的消隐脉冲， 该消隐脉冲又称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志。场同步脉冲标志着新的 一场的到来，不过，场消隐区恰好跨在上一场的结尾部分和下一场的开始部分，得等场消隐区过去，下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25 幅图像， 每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描 50 场图像。奇场时只扫描图 像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。
6.2.2 图像提取
我们使用LM1881N 进行视频同步信号的提取，场同步信号输入IRQ 中断， 行同步信号送入PT 口进行上升沿触发中断。通过示波器的观察，场同步信号到 来之后，23 个行同步信号之后将出现行信号。在每行同步信号的上升沿到来后， 再经过约6us 的时间，将会出现有用的视频信号，此时再通过AD 口对视频信号 进行采样，然后进行二值化处理，得出此行的赛道信息。 我们对提取的信号进行去噪后，提取远处、中间和近处三行信息用于路径识别。
6.3 图像信息的利用
为了简化程序的工作量，在图像信息提取成功后，我们取出其中三行数据 进行处理，可以反映出赛道的基本信息。若在直道上，用远区数据进行控制， 并以很快速度前进；S 道是，可以使用中间的数据进行处理；而在在急弯处则由 近处的数据进行处理。具体对舵机和电机控制算法，与之前的红外检测识别路径对舵机和电机的控制相似，这里就不再赘述。
6.4 本章小结
本章主要就摄像头采集信息的特点进行描述，并给出单片机对图像提取的 方法。在调试过程中，示波器发挥了很重要的作用，可以清晰的观察到视频信息的场同步和行同步，为程序的设计提供了依据。
