在單片機應用系統中，由于圖像采集速度、程序存儲器和數據存儲器的尋址空間的限制，要完整存儲30 fps、640×480像素大小的一幅圖像是相當困難的。本文運用較高性能的16位飛思卡爾單片機在超高頻的情況下直接采集圖像，也只能采集到每行320個像素，丟失圖像，無法獲得一幅完整的圖像。本文通過在圖像采集過程中增加FIFO芯片AL422B較好地解決了這一問題，相對于采用昂貴的DSP而言，降低了圖像采集系統的成本。

　　1 單目點光源測距原理

　　野外作業時，需要在運動中知道前方標桿和觀察點之間的距離。本文將標桿制成等間距紅外點光源標桿，滿足了基于單幀靜態圖像的小孔成像原理測距模型要求，減少了圖像處理量，提高了測量的實時性、全天候性。H為各點光源標桿的實際距離;n為點光源個數，它可以通過圖像處理獲得;f為攝像頭焦距;標尺實際像素物理距離h由攝像頭標定取得。遠距離測距原理示意圖如圖1所示，整條點光源標桿都在攝像頭視野范圍內。近距離測距原理示意圖如圖2所示，點光源標桿只有部分在攝像頭范圍內。通過圖1,可求出前方標桿與觀察點的距離D.攝像機的成像幾何關系也可用小孔成像原理來近似表示：

?

?

?

　　2 圖像采集系統硬件設計

　　根據單目視覺測距的要求，需要通過一黑白攝像頭實時采集前車的點光源標桿，通過標尺上點光源所在的像素距離推算出前車距離。為了能完整地讀取圖像，本文增加了FIFO芯片，圖像采集原理示意圖如圖3所示。由單片機監測攝像頭的行/場信號，控制FIFO讀取相應的圖像;讀完所有行后，關閉FIFO讀取圖像功能，開始由單片機從FIFO中讀取圖像數據，并進行相應的圖像處理，根據圖像處理的復雜程度，決定圖像處理和圖像采集的時間比。由于FIFO是先入先出，其讀取數據時單片機只需通過中斷使能行/場信號，絕大部分時間單片機可以用來進行圖像處理。本文采取的是采集一幀圖像后，單片機利用兩幀圖像的空閑時間和下一幀FIFO采集時間，共約3幀時間進行圖像處理和控制，其結果是圖像由原來的30 fps,變成10fps.盡管幀率慢了，但經過分析得知，在100 km/h情況下，滯后距離2.8 m,可以滿足要求。

?

　　2.1 飛思卡爾16位單片機MC9S12DG128

　　本文采用飛思卡爾1 6位單片機MC9S12DG128作為主控芯片，該芯片是Freescale公司推出的S12系列微控制器中的一款增強型、汽車級的16位微控制器，片內總線時鐘頻率最高可達25 MHz,集成了8 KB的RAM、128KB的Flash、2 KB的EEPROM,集成度高，資源也相當豐富。

　　2.2 攝像頭芯片OV7670

　　OV7670是OmniVision公司推出的Camerachiptm圖像傳感器，體積小，工作電壓低。VGA圖像最高達到30fps.其主要特性為：

　　◆感光陣列(共有656×488個像素，在YUV的模式中有效像素為640×480個);

　　◆高靈敏度適合低照度應用，對紅外光線敏感;

　　◆標準的SCCB接口，兼容I2C總線接口;

　　◆RawRGB、RGB(GRB4:2:2,RGB565/555/444)、YUV(4:2:2)和YCbCr(4:2:2)輸出格式;

　　◆支持VGA、CIF和從CIF到40×30的各種尺寸。