基于飛思卡爾K60的二值化圖像無(wú)線傳輸

陳思宇 張倩 錢(qián)程 熊揚(yáng)揚(yáng)

摘 要：現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展使無(wú)線通信技術(shù)日趨成熟。較傳統(tǒng)有線傳輸而言，無(wú)線傳輸可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。本文提出一種集圖像采集、處理和無(wú)線傳輸于一體的設(shè)計(jì)方案。首先利用MK60DN512VLL10和OV7725攝像頭完成圖像采集與二值化處理;接著采用無(wú)線藍(lán)牙模塊，將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)USB轉(zhuǎn)串口調(diào)節(jié)芯片傳送至上位機(jī);最后編制人機(jī)界面，在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示圖像。實(shí)驗(yàn)表明，該方案具有圖像傳輸實(shí)時(shí)性高、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像獲取及短距離無(wú)線通信。

關(guān)鍵詞：圖像采集;二值化;無(wú)線傳輸;藍(lán)牙;K60

普通傳感器進(jìn)行圖像識(shí)別需處理大量數(shù)據(jù)，耗時(shí)長(zhǎng)，造成實(shí)時(shí)系統(tǒng)存在滯后性。在不影響圖像特征的基礎(chǔ)上，采用二值化處理，能夠大大減小圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，縮短處理時(shí)間，這使得基于藍(lán)牙的圖像信息無(wú)線傳輸成為可能。

1 整體設(shè)計(jì)方案

本文采用逐飛OV7725攝像頭對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出二值化圖像，MK60DN512VLL10采用DMA方式采集圖像，并通過(guò)藍(lán)牙與CH340串口模塊將圖像信息傳送至上位機(jī)顯示。整體設(shè)計(jì)原理如下1圖所示。

2 圖像采集與處理

為提高單片機(jī)工作效率，使用場(chǎng)中斷信號(hào)VSYNC進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳送。一般在像素點(diǎn)同步信號(hào)PCLK的上升沿采集數(shù)據(jù)，此時(shí)像素點(diǎn)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，有利于避開(kāi)消影區(qū)。

在一場(chǎng)像素點(diǎn)采集中，每個(gè)PCLK信號(hào)上升沿都觸發(fā)DMA傳輸，把攝像頭輸出的數(shù)據(jù)讀到K6O內(nèi)存數(shù)組里。假設(shè)每幀圖像的像素為m * n，則m * n個(gè)PCLK信號(hào)就輸出一幀圖像的所有像素點(diǎn)數(shù)據(jù)，此時(shí)停止DMA傳輸，等待下一個(gè)VSYNC信號(hào)到來(lái)。

通過(guò)設(shè)置合理的閾值，可以將256個(gè)亮度等級(jí)的灰度圖像二值化。當(dāng)像素點(diǎn)的灰度大于或等于閾值時(shí)，其灰度值為255，該像素點(diǎn)屬于目標(biāo)物體。反之，其灰度值為0，屬于背景或目標(biāo)外物體。二值化圖像不僅保留了原圖像的整體和局部特征，而且圖像簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，能突出目標(biāo)物體輪廓，有利于圖像的進(jìn)一步處理。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置上位機(jī)中閾值大小，能夠盡可能地減小背景和噪聲干擾，有利于區(qū)分圖像和背景。

3 無(wú)線藍(lán)牙傳輸

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，需要在K60與上位機(jī)間建立無(wú)線通信。本設(shè)計(jì)采用主從一體的藍(lán)牙模塊，通過(guò)AT命令可以切換主機(jī)和從機(jī)模式，支持八位數(shù)據(jù)位、一位停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位的常用通信格式。如圖1，藍(lán)牙1與K60相連，藍(lán)牙2經(jīng)過(guò)USB轉(zhuǎn)串口芯片CH340與電腦相連。兩塊藍(lán)牙配對(duì)成功后，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，從而可在上位機(jī)上觀察到所攝區(qū)域的二值化圖像，如下圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于K60單片機(jī)對(duì)OV7725攝像頭進(jìn)行圖像DMA采集與二值化處理，并結(jié)合藍(lán)牙與CH340調(diào)節(jié)芯片實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的無(wú)線通信，有利于解決短距離無(wú)線監(jiān)控與控制的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛俊杰，何志琴，吳遜.智能車(chē)圖像采集及優(yōu)化處理的研究[J].電子世界，2018（16）.

[2]陳業(yè)慧，黃凱.基于OV7725二值化圖像的無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（2）.

[3]王鵬.一種局部二值化方法及其應(yīng)用[D].2017.

作者簡(jiǎn)介：陳思宇（1996-），女，安徽滁州人，安徽大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院在讀本科生;張倩（1984-），女，安徽亳州人，博士，副教授，研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行、多目標(biāo)優(yōu)化算法、預(yù)測(cè)控制;錢(qián)程（1996-），男，江蘇南通人，安徽大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院在讀本科生;熊揚(yáng)揚(yáng)（1997-），男，安徽阜陽(yáng)人，安徽大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院在讀本科生。