[发明专利]一种四轴飞行器图像采集系统的设计

说明书

技术领域

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

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

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。

本图像采集系统仅用一个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

图1是本图像采集系统框架图。

具体实施方式

主要环节的具体设计思路如下：

1.图像采集电路的设计

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。

下面介绍一下本图像采集系统硬件组成部分。

(1)核心微控制器

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。

(2)CMOS摄像头

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。

(3)帧缓存器(AL422B)

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384K×8B的FIFO存储芯片。

(4)SD卡

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。

(5)LCD液晶屏及其他外设

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。

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。