FIFO芯片和单片机实现的图像采集系统

摘要：基于FIFO芯片AL422B，以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128为核心，采集摄像头芯片OV7670的图像信息，设计出以低速率的单片机采集高速率图像的图像采集系统。系统采用单片机控制FIFO芯片，先由FIFO实时读取摄像头芯片的一幅完整图像信息，再由单片机以低速率从FIFO的相应寄存器读取该幅图像，读取的同时进行相应的图像处理，得出所需图像中点光源的像素距离后通过FIFO进行下一幅图像的采集。本方案通过样机实验，完全能满足要求，确保了一副图像的完整性。
关键词：点光源标杆；图像；FIFO；单片机

引言
在单片机应用系统中，由于图像采集速度、程序存储器和数据存储器的寻址空间的限制，要完整存储30 fps、640×480像素大小的一幅图像是相当困难的。本文运用较高性能的16位飞思卡尔单片机在超高频的情况下直接采集图像，也只能采集到每行320个像素，丢失图像，无法获得一幅完整的图像。本文通过在图像采集过程中增加FIFO芯片AL422B较好地解决了这一问题，相对于采用昂贵的DSP而言，降低了图像采集系统的成本。

1 单目点光源测距原理
野外作业时，需要在运动中知道前方标杆和观察点之间的距离。本文将标杆制成等间距红外点光源标杆，满足了基于单帧静态图像的小孔成像原理测距模型要求，减少了图像处理量，提高了测量的实时性、全天候性。H为各点光源标杆的实际距离；n为点光源个数，它可以通过图像处理获得；f为摄像头焦距；标尺实际像素物理距离h由摄像头标定取得。远距离测距原理示意图如图1所示，整条点光源标杆都在摄像头视野范围内。近距离测距原理示意图如图2所示，点光源标杆只有部分在摄像头范围内。通过图1，可求出前方标杆与观察点的距离D。摄像机的成像几何关系也可用小孔成像原理来近似表示：