基于双CCD图像传感器的汽车抗晕光系统设计

摘要

景物的清晰程度是机动车行车过程中保证行车安全的重要因素。在机动车夜间行驶时会车过程中，对面来车开启的远光灯会导致驾驶者发生视觉眩光。在这样的行车环境中，驾驶者很容易由于无法及时获得正确路况信息而发生危险。CCD图像传感器可以代替眼睛接收景物信息，但是由于CCD图像传感器的动态范围也同样有限，当接收光强的亮度大于一定阈值时，CCD图像传感器也同样会发生晕光现象，最终还是会影响图像效果。 本论文设计用两个CCD摄像机同步采集相同场景却是不同积分时间，其中左通道CCD摄像机的积分时间长（光积分时间按能够清晰获取景物中亮度较暗部分景物的图像调整），右CCD摄像机积分时间短（光积分时间按能清晰地获取景物中亮度较亮部分景物的图像调整）。两路CCD摄像机输出的模拟视频信号经过视频A/D转换为数字视频信号送给DSP进行处理。DSP读入数字视频信息后将每个像素的亮度值与设定的晕光阈值相进行比较来判断左通道像素是否发生晕光。如果晕光现象没有发生，则将该像素直接送入输出缓存；如果晕光现象发生了，则用右通道相同地址的值替换左通道像素值后送入缓存，这样就完成了亮度置换算法。同时为了消除在亮度置换算法处理过程中由于亮度跳变而造成图像边缘产生的水印现象，设计了行间局部均值滤波算法来平滑过渡边缘。两种算法都经过MATLAB验证并进行了仿真，已达到了抗晕光的目的。 本文在完成软件设计的同时还完成了系统硬件电路设计，同时完成PCB制作和系统调试。系统硬件电路主要包括DSP最小系统、视频解码电路、数字视频数据存储器、视频编码器及各功能单元电路的配置等。整个系统通过软硬件协作可增强夜间行车时驾驶员对局部强光条件下景物的观察力，实现抗晕光功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1研究背景

1.2选题意义

1.3研究现状

1.4 论文工作

2系统总体规划及硬件设计

2.1系统工作原理综述

2.2系统抗晕光理论基础及视频解码电路设计

2.2.1 CCD的电荷储存

2.2.2 CCD的光电转换特性及抗晕光原理

2.2.3 CCD摄像头的主要参数和选择

2.2.4视频转换原理

2.2.5视频数模转换芯片及电路设计

2.3 DSP最小系统设计

2.3.1系统CPU方案选择

2.3.2 DSP图像处理模块

2.3.3 TMS320C6713片上相关设计概述

2.3.4 DSP最小系统设计

2.3.5视频采集控制原理

2.4数字视频输出缓冲结构设计

2.4.1乒乓缓冲结构

2.4.2数据存储器SRAM的乒乓缓冲结构设计

2.5可编程逻辑器件逻辑功能设计

2.5.1帧切换控制模块CPLD

2.6视频输出缓冲及视频编码模块

2.6.1缓冲模块FIFO

2.6.2视频编码芯片AL250简介

2.7 DSP与SAA7111A和AL250间通信硬件实现

3系统软件开发

3.1 DSP开发环境介绍及BOOTLOAD编程

3.1.1软件开发环境

3.1.2 FLASH BOOT

3.2 I2C编程

3.2.1起始和停止条件

3.2.2传输数据

3.2.3 I2C器件的寄存器设置及I2C编程

3.3图像处理算法

3.3.1像素亮度置换算法

3.3.2行间局部均值滤波算法

3.4 CPLD功能实现

3.4.1 CPLD开发环境MAX+PLUS Ⅱ简介

3.4.2 CPLD具体功能设计

4板级设计及系统调试

4.1硬件电路中电磁兼容分析与设计

4.1.1影响EMC的因数

4.1.2板结构、线路安排方面的降噪设计

4.1.3滤波降噪设计

4.2系统的电路原理图与印制电路板(PCB)设计

4.2.1编辑原理图

4.2.2生成网络表

4.2.3 PCB板布局

4.2.4 PCB板的布线

4.3系统调试说明

4.3.1硬件调试

4.3.2软件调试

5结论

5.1 论文总结

5.2对后续研究的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢