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7.3软件设计摄像头方案具体主程序流程图如图7.4所示。图7.4摄像头方案具体主程序流程图”初始化算法图像采集算法黑线提取算法图像滤波算法控制策略及控制算法7.3软件设计2018锁相环的设置012019脉冲宽度调制（PWM）初始化022020定时中断及输入捕捉通道的初始化032021A/D转换模块初始化042022外部中端（IRQ）的初始化057.3.1初始化算法通过设置锁相环，可以改变单片机的时钟频率。在MC9S12单片机中，靠锁相环产生的时钟频率由下面的公式得到：式中，OSCCLK是外部晶体振荡时钟频率，一般为8MHz或16MHz；SYNR是时钟合成寄存器；REFDV是时钟分频寄存器。(7.1)1．锁相环的设置脉冲宽度调制（PWM）初始化PWM是用于舵机和驱动电机的控制，在MC9S12单片机中，其初始化主要包括以下六大步骤：禁止PWM；选择时钟；选择极性；选择对齐模式；对占空比和周期编程；使能PWM通道。定时中断及输入捕捉通道的初始化定时中断及输入捕捉通道主要用于产生周期中断以进行速度采集，其初始化工作主要包括：设定预分频系数；定时器溢出中断使能；定时器使能。其中断函数主要包括：清标志位；用户自己的代码。4．A/D转换模块初始化A/D转换模块主要用于视频信号的采集，将模拟的视频电压信号转换成对应的数值，以便于后面的黑线提取算法实现。5．外部中断（IRQ）的初始化IRQ主要用于捕捉视频信号的行同步信号，产生外部中断以进行图像采集。7.3.2图像采集算法图像信号采集作为整个控制算法的基础，具有举足轻重的地位，同时也是智能车软件设计的一个技术难点。其设计得好坏与否，直接关系到智能车的整体性能。7.3.2图像采集算法通常，摄像头产品说明书上会给出有效像素和分辨率，分辨率即为每场信号中真正为视频信号的行的数目。但产品说明书上通常不会具体介绍视频信号行的持续时间、它们在每场信号中的位置、行消隐脉冲的持续时间等参数，而这些参数又关系到图像采样的有效实现。因此需要设计软、硬件方法实际测量一下这些参数。以下给出上海交通大学代表队通过实验测出的1/3OmniVisionCMOS摄像头时序参数以供参考，如表7.2所示。7.3.2图像采集算法logo表7.21/3OmniVisionCMOS摄像头的时序参数考虑到实际赛道只是在白色KT板上布置黑色引导线，路径识别只需大致提取出黑色引导线即可，不必每行采集。因此，我们可以采用隔行采集思想来压缩图像的数据。实践证明，智能车控制系统的图像传感系统在单一方向上只要有40像素的分辨能力就足够用了。故我们只需对这288行视频信号中的某些行进行采样就可以了。7.3.2图像采集算法7.3.2图像采集算法假设每场采样40行图像数据，为了方便软件程序的编写，可以均匀地采样288行视频信号中的40行，即每隔7个有效行采集一行。例如采样其中的第7行、第14行、第21行、…、第273行、第280行，即采样该场信号的第29行、第36行、第43行、…、第295行、第302行（每场开始的前22行视频为场消隐信号）。图像采集算法此外，为了进一步解决图像数据大与HCS12单片机数据处理速度有限的矛盾，还可以通过适当地将S12的CPU超频运行，以及降低A/D转换器的转换精度，以提高A/D转换器的速度，具体实现流程图（以采集一幅16行×40列的图像为例）如图7.5所示。图像采集算法图7.5图像采集程序流程图图像采集算法图7.5中，数据转存由于是在CMOS摄像头安装时旋转90°后使用的，故在图像采集后应将其还原，以方便后面的图像处理。具体是通过设置VideoLine[i]和VideoImage[i][j]两个数组来实现的。黑线提取算法1由于智能车系统对实时性的要求很高，过于复杂的黑线提取算法，会导致决策周期溢出，使程序崩溃，所以必须采用简单高效的图像识别算法。上海交通大学代表队将常用的黑线提取算法划分为二值化算法、直接边缘检测算法和跟踪边缘检测算法。2二值化算法直接边缘检测算法跟踪边缘检测算法7.3.3黑线提取算法二值化算法的思路是：设定一个阈值valve，对于视频信号矩阵中的每一行，从左至右比较各像素值和阈值的大小，若像素值大于或等于阈值，则判定该像素对应的是白色赛道；反之，则判定对应的是黑色的目标引导线。记下第一次和最后一次出现像素值小于阈值时的像素点的列号，算出两者的平均值，以此作为该行上目标引导线的位置。1该算法的思想简单，但是这种提取算法的鲁棒性较差，当拍摄图像中只有目标引导线一条黑