智能车摄像头的结构、工作原理和输出信号制式

MDebug · 发表于 2016-1-25 21:41:53

开门见山，直接切入主题。

1、摄像头结构
摄像头一般由镜头、传感器芯片、外围电路组成。传感器芯片不能单独工作，还需外围电路支持，才能将光信号转换成电信号。光线经物体发射，通过镜头聚焦，焦点恰好在传感器芯片的感光元件上，从而转换成电信号。输出信号制式为PAL电视机制式的摄像头，一般有四条线：正极，地线，音频输出线，视频输出线。 CMOS摄像头供电电压一般为6-9V,视频信号峰峰值为1V。
2、工作原理
针对于比赛，黑线吸收光线，将不会反射，传感器感光元件阵列相对应的感光元件不产生电压信号，即一个低压信号，而对应白线反射光线，通过镜头聚焦，在相对应的感光元件出产生一个相对高电压信号，一般峰峰值为1V。常用的摄像头视频输出信号是PAL电视机制式，它的工作原理与电视机的工作原理相似：在一定分辨率下，每秒扫描25帧图像，每帧图像含有625行信息，分为奇、偶场，进行个隔行扫描，总共每秒50场信号，每有312.5行信息，从奇数行开始扫描，即依次扫描第 1、 3、 5、 7、 9……，当扫描完奇数场后，再开始扫描偶数场，从而构成一帧图像。
3、输出图像结构
每一行图像有正程和逆程，每一场图像有正程和逆程，逆程是每一行和每一场的消隐，行消隐是电视机的电子枪从电视机屏幕的最左端回到最右端所需
的时间，场消隐是电视机的电子枪从电视机屏幕的最末段到起始段所需要的时间。输出信号主要包含三个部分：
QQ截图20160125213833.png

图像信号、复合消隐信号、复合同步信号，同时其中包括行消隐、场消隐、行
同步、场同步。
行信号
每一行各个信号时间为：
行扫描时间为 64 μs
图像信号 52.2 μs
消隐信号 11.8 μs +250 ns
行同步信号宽度 4.7 μs+100 ns
行延迟 1.3 μs+250 ns
如图所示： QQ截图20160125214020.png

场信号
每一场信号包括312.5行，其中有场消隐信号和场同步信号，各个信号的时间计算如下：
一帧 = 奇数场 + 偶数场
625行= 312.5 + 312.5
场消隐信号 = 25 × 64 + 11.8
= 1600 + 11.8
= 1611.8 μs
场同步 = 3 × 64
= 192 μs
信号峰峰值
标准电视机信号峰峰值为1V，以同步信号作为100%，黑电平和消隐电平为70%，
白电平为0%，图像信号介于白电平和黑电平之间，根据图像的灰度而变化。
在标准的1V全电平信号中
同步信号 0.7V--1V 0.3V+9mV
图像信号 0V--0.7V 0.7V+20mV
通过示波器观测到的波形是其倒像，
同步信号 0.0V--0.3V 0.3V+9mV
图像信号 0.3V--1V 0.7V+20mV
4、检测黑线原理
路径识别中，黑线和白色底板存在很多大灰度比，在图像信号上会形成相应高低不同的电压值，当检测到黑线是，图像信号中将形成一个“ 凹”形槽，通过单片机对信号进行采集，并对数据处理，就可以得到黑线相对小车的位置，一帧完成后，能计算出路径的整个斜率和偏离量。

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