一种四轴飞行器图像采集系统的设计.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104320582 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104320582 A (21)申请号 201410596774.5 (22)申请日 2014.10.31 H04N 5/232(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道延长线 399 号天津工业大学 (72)发明人 魏英豪 赵清 钱红亮 成怡 (54) 发明名称 一种四轴飞行器图像采集系统的设计 (57) 摘要 本发明研究一种四轴飞行器图像采集系统的 设计。以 ARM Cortex-M3 为内核的 STM32

2、作为 主控芯片， 采用 CMOS 传感器 OV7670 进行图像采 集， 由主控芯片控制将图像数据存放 FIFO 存储器 AL422B 中， 并且将采集的图像通过主控制器显示 到触摸屏上， 或者存储到 SD 卡内， 通过 2.4G 模块 实现无线通信传输给电， 实现对周围环境信息的 采集进而实现对四周飞行器的控制。本发明具有 图像采集效率高、 体积小、 功耗低、 可扩展性强。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104320582 A

3、 CN 104320582 A 1/1 页 2 1.一种四轴飞行器图像采集系统的设计。 其特征在于(1)完成四轴飞行器图像采集系 统的设计 ； (2) 实现四轴飞行器与电脑上位机的通信。 2. 根据权利要求 1 所述的一种四轴飞行器图像采集系统的设计与实现， 其特征在于， 设计的图像采集系统基于 TM32 作为主控芯片。 3. 根据权利要求 1 所述的一种四轴飞行器图像采集系统的设计与实现， 其特征在于， 设计的图像采集系统采用 OV7670 进行图像采集。 4. 根据权利要求 1 所述的一种四轴飞行器图像采集系统的设计与实现， 其特征在于， 设计的图像采集系统将图像数据存放 FIFO 存储器

4、 AL422B 中。 权 利 要 求 书 CN 104320582 A 2 1/2 页 3 一种四轴飞行器图像采集系统的设计 技术领域 0001 本发明属于视觉导航领域， 涉及一种四轴飞行器图像采集系统的设计。 背景技术 0002 近年来， 随着人类科技的不断进步以及人们对安全、 方便、 快捷的优质生活的不断 追求， 图像采集已经越来越多地被应用到智能家居、 图像识别、 环境监控等领域。四轴飞行 器作为一种无人机的代表也越来越受到人们的关注， 它的导航方式也在发生着转变， 从惯 性导航与 GPS 组合， 到视觉导航在其的应用。视觉导航即采用视觉传感器采集周围环境信 息， 利用图像处理技术， 将

5、环境信息与载体间的几何位置进行解算， 从而实现载体的定位。 本发明即在四轴飞行器视觉导航的背景下， 设计了其图像采集系统。 发明内容 0003 本发明设计了一种基于 STM32 的便携式数字图像采集系统， 其设计方案是 ： (1) 以 ARM Cortex-M3 为内核的 STM32 作为主控芯片 (2) 采用 CMOS 传感器 OV7670 进行图像采集 (3) 由主控芯片控制将图像数据存放 FIFO 存储器 AL422B 中 (4) 最后将采集的图像通过主 控制器显示到触摸屏上， 或者存储到 SD 卡内 (5) 通过 2.4G 模块实现无线通信传输给电脑。 0004 本图像采集系统仅用一个

6、 STM32 芯片就实现了对 OV7670 的功能控制、 时序同步、 数据采集与处理等功能， 系统成本低， 结构紧凑， 功能强大。同时由于本设计采用低电压低 功耗的传感器及处理器芯片， 使整个系统的功耗很低， 可以很容易将该系统移植到嵌入式 移动设备上， 具有一定的实用价值。 附图说明 0005 图 1 是本图像采集系统框架图。 具体实施方式 0006 主要环节的具体设计思路如下 ： 0007 1. 图像采集电路的设计 0008 图像采集系统的工作原理如下 ： 如图 1 所示， 在采集图像时。首先光线照射到被 摄物体上， 物体将光线反射到 CMOS 传感器 OV7670 中， QV7670 中

7、的感光二极管接收到光 照、 产生模拟的电信号， 电信号首先被该感光元件中的放大器放大， 然后通过 A/D 转换器直 接转换成对应的数字信号。所得数字信号合并之后被直接送交内部的 DSP 芯片处理， 按照 寄存器中的配置处理后的图像数据通过 STM32F103 控制传入数据缓冲器 AL422B 中缓冲一 下。当摄像头 OV7670 向数据缓冲器 AL422B 传输完一帧图像后， STM32 处理器从数据缓冲 器AL422B中读取图像数据， 再将图像数据传输给电脑上位机， 同时也可以通过SD卡接口将 图像存放入 SD 卡中。 0009 下面介绍一下本图像采集系统硬件组成部分。 说 明 书 CN 1

8、04320582 A 3 2/2 页 4 0010 (1) 核心微控制器 0011 嵌入式微处理器以其高性能、 低功耗等优势成为便携式系统的最佳选择。本设计 采用 ST 公司开发的 STM32F103 芯片， 它的特点在于是基于 ARM Cortex-M3 内核的 32 位闪 存微控制器。 0012 (2)CMOS 摄像头 0013 CMOS 摄像头选用 Omnivision 公司的 OV7670。它的特点在于其内嵌一个 10 位 A/ D转换器， 可输出8位RGB/YCBCR/YUV格式的图像数据， 带有标准SCCB总线接口， 并兼容I2C 总线接口。 0014 (3) 帧缓存器 (AL42

9、2B) 0015 选用美国 Avrlogic Technologies 公司的大容量 AL422B 作为采样处理的共享数 据 RAM。它的特点是存储容量为 384K8B 的 FIFO 存储芯片。 0016 (4)SD 卡 0017 本设计选用金士顿 4G 的 SD 存储卡存储采集信息 . 它的特点是一种基于半导体快 闪存储器。 0018 (5)LCD 液晶屏及其他外设 0019 本设计选用 3.2 寸 TFT 液晶屏 320QVT， 它的数据引脚直接与 FSMC 总线接口相连。 0020 本发明采用 STM32F103 实现了对 OV7670 的功能控制、 时序同步、 数据采集以及本 地存储等功能。在实际应用过程中， 显示效果良好， 图像质量损失小。该系统的图像采集效 率高、 体积小、 功耗低、 可扩展性强。 图像数据可以通过有线或无线网络传输到上位机， 可实 现图像信息的远程采集。 说 明 书 CN 104320582 A 4 1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 104320582 A 5