近年來,國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺發(fā)展速度較快,應(yīng)用廣泛。由于視覺系統(tǒng)需要處理視頻圖像信息,計(jì)算量較大,因此當(dāng)前該系統(tǒng)多采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行搭建。為此,提出將嵌入式與視覺系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)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(diǎn),設(shè)計(jì)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(shè)計(jì),大大提高了生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度,對(duì)實(shí)現(xiàn)視覺系統(tǒng)在采摘機(jī)器人中的應(yīng)用具有重要意義。 

【文章來源】：農(nóng)機(jī)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(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)架Fig．1Typicalmachinevisionsystemarchitecture機(jī)器視覺系統(tǒng)由光源、鏡頭、CCD攝像機(jī)及圖像

2．1采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)核心處理器采用TI公司最新研究設(shè)計(jì)的32位定點(diǎn)數(shù)字處理器芯片TMS320F2812，其數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，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(chǔ)資源。本文根據(jù)視覺系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(duì)視頻信號(hào)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(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行解碼得到亮度參量和色度參量分開的像素信號(hào)，并送至TMS320F2812進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理;然后將處理得到的控制信號(hào)發(fā)送到采摘機(jī)器人的底層控制部分，同時(shí)將視頻信號(hào)處理結(jié)果傳輸至視頻編碼器，利用OSD顯示器顯示并監(jiān)測(cè)整體系統(tǒng)的運(yùn)行情況。2．2視頻解碼電路的設(shè)計(jì)相比其他信號(hào)而言，視頻圖像信號(hào)比較復(fù)雜，包括行、嘗時(shí)序等同步信號(hào)，因此對(duì)于視頻圖像信號(hào)的采集和處理非常復(fù)雜。視頻解碼電路采用TI公司的TVP5150，具有超低功耗的優(yōu)點(diǎn);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(shí)功耗僅115MW，比較適合便攜使用、并且要求嚴(yán)格的視頻產(chǎn)品。TVP5150芯片僅需采用14．31818MHz晶振作為輸入時(shí)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(hào)輸入采取阻抗匹配設(shè)計(jì)，防止對(duì)輸入信號(hào)有所反射。TVP5150視頻解碼電路如圖3所示。攝像機(jī)將采集到的模擬信號(hào)經(jīng)過TVP5150進(jìn)行解碼，然后將解碼后得到的數(shù)字視頻信號(hào)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(shè)備上對(duì)應(yīng)的顯示畫面。該解碼電路將模擬復(fù)合視頻信號(hào)解碼成符合ITU－ＲBT．656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)輸出，方便

饈?入電壓為1．8V，IO輸出輸出口電壓為3．3V;信號(hào)輸入采取阻抗匹配設(shè)計(jì)，防止對(duì)輸入信號(hào)有所反射。TVP5150視頻解碼電路如圖3所示。攝像機(jī)將采集到的模擬信號(hào)經(jīng)過TVP5150進(jìn)行解碼，然后將解碼后得到的數(shù)字視頻信號(hào)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(shè)備上對(duì)應(yīng)的顯示畫面。該解碼電路將模擬復(fù)合視頻信號(hào)解碼成符合ITU－ＲBT．656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)輸出，方便TMS320F2812處理器進(jìn)行數(shù)字視頻信號(hào)輸出，容易進(jìn)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(shè)置。圖3TVP5150視頻解碼電路Fig．3TVP5150videodecodingcircuit2．3視頻編碼電路的設(shè)計(jì)模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，Y和UV信號(hào)需要在準(zhǔn)確相同的時(shí)序下才能重新疊加復(fù)合為視頻信號(hào)輸出。通常來說，視頻編碼電路的設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，主要包括濾波、調(diào)節(jié)色彩、添加時(shí)鐘信號(hào)，以及進(jìn)行數(shù)模信號(hào)的轉(zhuǎn)化等。本文選用SAA7105對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理后輸出，該芯片集成度高，內(nèi)部包括輸入信號(hào)格式器、彩色空間轉(zhuǎn)換器、高質(zhì)量的定標(biāo)器和抗抖動(dòng)式濾波器，可以在低電壓模式下輸出圖像處理信號(hào)，被處理的視頻信號(hào)經(jīng)過低通濾波后編碼為模擬信號(hào)。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(tái)—實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)本文設(shè)計(jì)的軟件開發(fā)平臺(tái)采用uC/OS－II系統(tǒng)，采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)利用uC/OS－II內(nèi)核實(shí)現(xiàn)智能控制功能。3．1采摘機(jī)器人視覺系用軟件總體設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件部分是機(jī)器視覺系統(tǒng)正常運(yùn)作的平臺(tái)，而硬件部分的協(xié)調(diào)運(yùn)行必須依靠底層程序驅(qū)動(dòng)。嵌入式視覺系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)如圖5所示。圖5中，整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)部分:①CCD攝像機(jī)采集一組視頻信號(hào);②對(duì)視頻信息進(jìn)行

【參考文獻(xiàn)】：
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