近年來,國內(nèi)機器視覺發(fā)展速度較快,應用廣泛。由于視覺系統(tǒng)需要處理視頻圖像信息,計算量較大,因此當前該系統(tǒng)多采用計算機系統(tǒng)進行搭建。為此,提出將嵌入式與視覺系統(tǒng)結合應用的思想,并利用視覺系統(tǒng)和嵌入式智能系統(tǒng)易于信息集成的特點,設計了一種基于DSP和uC/OS-Ⅱ的視覺系統(tǒng)。該方案主要包括硬件軟件及操作系統(tǒng)的設計,大大提高了生產(chǎn)的效率和自動化程度,對實現(xiàn)視覺系統(tǒng)在采摘機器人中的應用具有重要意義。 

【文章來源】：農(nóng)機化研究. 2017,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

典型的機器視覺系統(tǒng)構架Fig．1Typicalmachinevisionsystemarchitecture機器視覺系統(tǒng)由光源、鏡頭、CCD攝像機及圖像

2．1采摘機器人視覺系統(tǒng)的總體方案設計本文設計核心處理器采用TI公司最新研究設計的32位定點數(shù)字處理器芯片TMS320F2812，其數(shù)據(jù)處理能力超強，平均每秒可以執(zhí)行150M條指令，且具有豐富的SAＲAM和Flash片內(nèi)存儲資源。本文根據(jù)視覺系統(tǒng)的組成結構和DSP的工作特性，提出了基于DSP的嵌入式視覺系統(tǒng)。嵌入式視覺系統(tǒng)的總體方案設計如圖2所示。圖2嵌入式視覺系統(tǒng)的總體方案Fig．2Thegeneralschemeofembeddedvisionsystem該視覺系統(tǒng)對視頻信號的處理過程比較明顯:先從CCD攝像頭捕獲視頻信息，利用視頻解碼器對視頻信號進行解碼得到亮度參量和色度參量分開的像素信號，并送至TMS320F2812進行數(shù)據(jù)的處理;然后將處理得到的控制信號發(fā)送到采摘機器人的底層控制部分，同時將視頻信號處理結果傳輸至視頻編碼器，利用OSD顯示器顯示并監(jiān)測整體系統(tǒng)的運行情況。2．2視頻解碼電路的設計相比其他信號而言，視頻圖像信號比較復雜，包括行、嘗時序等同步信號，因此對于視頻圖像信號的采集和處理非常復雜。視頻解碼電路采用TI公司的TVP5150，具有超低功耗的優(yōu)點;采用四面32腳封裝，含轉(zhuǎn)換的NTSC/PAL/SECAM等格式的高性能視頻解碼器，其正常工作時功耗僅115MW，比較適合便攜使用、并且要求嚴格的視頻產(chǎn)品。TVP5150芯片僅需采用14．31818MHz晶振作為輸入時鐘，數(shù)字和模擬輸入電壓為1．8V，IO輸出輸出口電壓為3．3V;信號輸入采取阻抗匹配設計，防止對輸入信號有所反射。TVP5150視頻解碼電路如圖3所示。攝像機將采集到的模擬信號經(jīng)過TVP5150進行解碼，然后將解碼后得到的數(shù)字視頻信號發(fā)送至顯示屏幕。若解碼芯片工作正常，則可以看到顯示設備上對應的顯示畫面。該解碼電路將模擬復合視頻信號解碼成符合ITU－ＲBT．656標準的數(shù)字視頻信號輸出，方便

饈?入電壓為1．8V，IO輸出輸出口電壓為3．3V;信號輸入采取阻抗匹配設計，防止對輸入信號有所反射。TVP5150視頻解碼電路如圖3所示。攝像機將采集到的模擬信號經(jīng)過TVP5150進行解碼，然后將解碼后得到的數(shù)字視頻信號發(fā)送至顯示屏幕。若解碼芯片工作正常，則可以看到顯示設備上對應的顯示畫面。該解碼電路將模擬復合視頻信號解碼成符合ITU－ＲBT．656標準的數(shù)字視頻信號輸出，方便TMS320F2812處理器進行數(shù)字視頻信號輸出，容易進行數(shù)字視頻圖像去隔行、分辨率轉(zhuǎn)換甚至MPEG編碼等處理;通過TVP5150完成芯片初始化設置。圖3TVP5150視頻解碼電路Fig．3TVP5150videodecodingcircuit2．3視頻編碼電路的設計模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后，Y和UV信號需要在準確相同的時序下才能重新疊加復合為視頻信號輸出。通常來說，視頻編碼電路的設計過程比較復雜，主要包括濾波、調(diào)節(jié)色彩、添加時鐘信號，以及進行數(shù)模信號的轉(zhuǎn)化等。本文選用SAA7105對視頻圖像進行處理后輸出，該芯片集成度高，內(nèi)部包括輸入信號格式器、彩色空間轉(zhuǎn)換器、高質(zhì)量的定標器和抗抖動式濾波器，可以在低電壓模式下輸出圖像處理信號，被處理的視頻信號經(jīng)過低通濾波后編碼為模擬信號。SAA7105顯示接口電路如圖4所示。圖4SAA7105顯示接口Fig．4SAA7105displayinterface3視覺系統(tǒng)開發(fā)平臺—實時操作系統(tǒng)本文設計的軟件開發(fā)平臺采用uC/OS－II系統(tǒng)，采摘機器人視覺系統(tǒng)利用uC/OS－II內(nèi)核實現(xiàn)智能控制功能。3．1采摘機器人視覺系用軟件總體設計控制系統(tǒng)的硬件部分是機器視覺系統(tǒng)正常運作的平臺，而硬件部分的協(xié)調(diào)運行必須依靠底層程序驅(qū)動。嵌入式視覺系統(tǒng)軟件總體設計如圖5所示。圖5中，整個軟件的設計包含以下幾個部分:①CCD攝像機采集一組視頻信號;②對視頻信息進行

【參考文獻】：
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本文編號：3614794