基于S3C2410的輔助倒車數(shù)字圖象系統(tǒng)設計

1 、引言

　　據(jù)統(tǒng)計，由于車后盲區(qū)所造成的交通事故在中國約占30%，美國20%。前兩代倒車輔助產(chǎn)品，一種是倒車喇叭，一種是倒車雷達。前者只能提醒路人自行躲閃，而司機卻一無所知，固定的障礙物更是無法探測，起到的作用微乎其微，后者雖能把固定的障礙物通過報警的形式告知司機，但司機還是無法判斷障礙物的確切位置，更不能探測地坑或低矮障礙物。

　　目前，國內(nèi)外的研究趨勢是在倒車雷達的基礎上采用數(shù)字圖像處理技術,利用強大的嵌入式處理器,開發(fā)用于檢測車后物距和監(jiān)視車后圖像的優(yōu)點相結合的車載可視倒車裝置。

　　因此本文提出一種基于S3C2410的輔助倒車系統(tǒng)設計，該系統(tǒng)不但使駕駛員可以在車內(nèi)觀察到汽車車尾的真實場景，而且可以通過系統(tǒng)所帶的測距報警模塊可以實時測距，并在車與障礙物過近時，對駕駛員實施語音報警，從而克服了后試鏡小,視野窄的缺點，使倒車變得更加快速高效，增強倒車的安全性。

　　2、系統(tǒng)概述

　　系統(tǒng)以S3C2410為主控制器，主頻最高可達266MHz，選用Linux2.6.14.1操作系統(tǒng)，系統(tǒng)總體設計可以被分為三個部分：

1) 圖像數(shù)據(jù)實時顯示模塊設計；
2) 測距報警模塊設計；
3) 人機交互界面設計。

　　圖像數(shù)據(jù)實時顯示模塊主要是實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)實時采集并顯示在LCD顯示器上，系統(tǒng)通過裝在汽車尾部的攝像頭采集車后實時圖像，并將圖像顯示在終端 LCD上。測距報警模塊以超聲波測距電路來進行測距，當所測距離值超過系統(tǒng)設定的安全距離時實施語音報警，人機交互界面模塊為系統(tǒng)提供了一個良好的人機交互界面，配合觸摸屏，操作便利、簡潔。其系統(tǒng)框架結構圖如圖1所示。

3、圖像數(shù)據(jù)實時顯示模塊實現(xiàn)

　　圖像數(shù)據(jù)實時顯示模塊采用Linux內(nèi)核公開支持ov511芯片的網(wǎng)眼公司的v3000USB攝像頭來采集圖像，其實現(xiàn)分為兩部分，Linux內(nèi)核中攝像頭驅(qū)動程序模塊的加載和基于Qt的可視倒車應用程序設計。

　　3.1 USB驅(qū)動模塊動態(tài)加載

　　在嵌入式Linux的內(nèi)核定制和編譯時，加入對Video4Linux模塊及OV511設備的支持，通過Video4Linux模塊提供的編程接口(API)從OV511設備中獲取圖像幀。如下配置Linux內(nèi)核：Multimedia device-> M >VideoforLinux; usb support->M>usb camera ov511，采用模塊方式編譯video4Linux驅(qū)動和OV511攝像頭驅(qū)動，用命令insmod加載USB及OV511設備驅(qū)動模塊。加載驅(qū)動后將 OV511攝像頭插入USB接口，攝像頭將被正確識別并生成 /dev/v4l/video設備。

　　3.2 可視倒車程序設計

　　倒車過程中駕駛員與軟件交互操作較少，因此無需設計復雜的用戶操作界面。程序的設計主要集中在攝像頭圖像的采集上。Linux下進行視頻采集是通過Video4Linux驅(qū)動提供的接口函數(shù)和相關數(shù)據(jù)結構來完成，使用Video4Linux操作USB攝像頭的流程如圖2所示。

　在程序設計中，與攝像頭相關的操作和數(shù)據(jù)結構都被封裝在VideoCapture類中。其成員函數(shù)通過Video4Linux提供的接口完成對攝像頭的具體操作。VideoCapture類設計如下:

Class VideoCaPture
{ Public:
…
bool hasCamera() const
//判斷是否有可用的攝像頭
Void getCameralmage(Qlmage img)，
//獲取攝像頭的圖像數(shù)據(jù)
QSize captureSize()const；//返回攝像使用的分辨率
Void setCaptureSize(QSizesize)；//設置攝像使用的分辨率
int minimumFramePeriod() const；
Private:
…
struct video_mbuf mbuf;//進行內(nèi)存映射的幀信息
…
void setupCamera(QSize size)；//攝像頭初始化及參數(shù)設置函數(shù)
void shut down()；//關閉攝像頭
}；

　　VideoCapture類中的void setupCamera（QSize size）成員函數(shù)來初始化USB攝像頭設備，根據(jù)系統(tǒng)LCD顯示器的特點，主要參數(shù)設置為:圖像色彩模式設置為 VIDEO_PALETTE_RGB565 格式；圖像分辨率設置為640*480；圖像位深設置為16位。每采集一幀數(shù)據(jù)后調(diào)用ioctl(fd，VIDIOCSYNC，frame)函數(shù)等待采集結束，然后根據(jù)需要繼續(xù)采集下一幀圖像或關閉攝像頭。