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回顧
智能車比賽至今已近開展了將近4年，取得了不小的成績(jī)，期間關(guān)于攝像頭圖像采集的方法各式各樣，百花齊放，我今天就來做個(gè)小小的總結(jié)吧：）
在第一屆比賽中，攝像頭還是個(gè)稀奇的東西，當(dāng)時(shí)比賽清一色光電管，很少有見到采用視頻的。
清華的卓晴老師寫了一篇《基于面陣CCD的賽道參數(shù)檢測(cè)方法》應(yīng)該是這方面的啟蒙之作。在這一屆比賽中，上交的《速度之星》給大家留下了深刻的印象，也使第二屆比賽決賽階段產(chǎn)生了攝像頭方案一統(tǒng)江山的局面。
在第二屆比賽中，大量的采用攝像頭小車出現(xiàn)，因?yàn)槟巧辖坏哪欠輼O其詳細(xì)全面的技術(shù)報(bào)告，絕大多數(shù)隊(duì)伍都使用了模擬攝像頭+LM1881==>MCU A/D的方案，超頻成為了那個(gè)時(shí)侯的流行。
在第二屆的決賽階段，個(gè)人了解有兩個(gè)學(xué)校提出了不同的技術(shù)方案，其一是華南理工的模擬攝像頭+SAA7113視頻解碼+AL422B視頻FIFO方案。另一種，就是九九（就是我）采用的OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭+FIFO方案。這兩個(gè)車在第二屆比賽中都取得了較好的成績(jī)，經(jīng)受了實(shí)戰(zhàn)的考驗(yàn)。
第三屆比賽，進(jìn)行了攝像頭和光電管分組，在這一屆比賽中，OV系列CMOS數(shù)字?jǐn)z像頭被大量的使用，但FIFO似乎用的不多，一般都是直接將 CMOS的Y口進(jìn)單片機(jī)，連續(xù)采樣，MCU速度越快，圖像分辨率越高。其中，又出現(xiàn)了一個(gè)另類的技術(shù)方案，也在這里提一下，就是“某學(xué)校”的一MM，采用價(jià)格不菲的條碼掃描振鏡，進(jìn)行賽道檢測(cè)。在試車時(shí)，我在現(xiàn)場(chǎng)非常激動(dòng)，以為我一直推崇的多攝像頭方案終于有人做了！后來才明白，原來是這個(gè)高科技！利用激光和振鏡掃描的原理，使這個(gè)小車在賽道分辨率和前瞻距離上，都遠(yuǎn)超光電管，接近攝像頭；而利用規(guī)則的漏洞，他們屬于光電管組~很不錯(cuò)！
在第三屆比賽中，還有一個(gè)亮點(diǎn)，就是上海大學(xué)的發(fā)燒友玩家做的“白騎士”，其終于提出CCD攝像頭，“在運(yùn)動(dòng)條件下拍攝的圖像畫質(zhì)明顯高于CMOS攝像頭”這一觀點(diǎn)，并用實(shí)際表現(xiàn)證明了這一點(diǎn)。
根據(jù)多年制作和指導(dǎo)小車比賽的經(jīng)驗(yàn)，也確實(shí)能夠證明CCD在同樣光線條件下，更佳的感光度，更少的圖像噪聲。目前智能車速度已經(jīng)接近5m/s，在這個(gè)速度條件下，圖像的清晰度已經(jīng)是制約賽車進(jìn)行 賽道識(shí)別的最大問題，大量的模糊圖像很容易使圖像算法得到錯(cuò)誤的結(jié)果。
所以，在今年第四屆比賽中，我預(yù)計(jì)將有大量隊(duì)伍專用CCD攝像頭，以滿足小車在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)圖像模糊的致命弱點(diǎn)。
分析
下面，我簡(jiǎn)單分析下目前各視頻采集方案的優(yōu)劣：
1. 模擬攝像頭（CCD和模擬CMOS）+ LM1881 ==》 MCU A/D
這個(gè)方案應(yīng)該說是最經(jīng)典的方案，
優(yōu)點(diǎn)：成本低（LM1881只要10元，攝像頭我這只要45元）；方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單（只需根據(jù)幾個(gè)同步信號(hào)，開啟AD連續(xù)采集即可）；
缺點(diǎn)：需要A/D速度支持，以獲得高分辨率。A/D速度與MCU總線時(shí)鐘有關(guān)，所以需要超頻，但MCU穩(wěn)定性必須犧牲。
改進(jìn)：為提高圖像采集的分辨率，有的隊(duì)伍引入高速片外AD，效果也很不錯(cuò)，如上海大學(xué)白騎士，AD采用5510這類已足夠，價(jià)格15元左右
2. 模擬攝像頭（CCD和模擬CMOS） + SAA7113視頻解碼 + AL422B ==》 MCU IO
這個(gè)方案?jìng)€(gè)人所知只有第二屆華南理工用過
優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)典的圖像采集方案，為各視頻采集卡和其他產(chǎn)品所應(yīng)用，能完整采集整幅圖像。
攝像頭兼容性好，可以隨時(shí)更換更好的攝像頭，獲得更清晰圖像，而采集部分軟硬件不需要做太大改變
缺點(diǎn)：方案復(fù)雜，涉及大量邏輯操作，一般用CPLD或FPGA配合。在智能車比賽中，規(guī)定不能使用可編程器件，使用74做邏輯功能，控制幾個(gè)芯片較為復(fù)雜，體積、可靠性都很難保證，制作難度較大。
涉及IIC操作，增加調(diào)試時(shí)間難度。
3. 數(shù)字?jǐn)z像頭（CMOS數(shù)字：OV7620等） ==》 MCU IO
這個(gè)方案是網(wǎng)友們提出的，其監(jiān)視數(shù)字?jǐn)z像頭的VSYN和HREF信號(hào)，每行開始時(shí)，連續(xù)讀取MCU與CMOS連接的數(shù)據(jù)口Y口。
優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字?jǐn)z像頭方案，采集簡(jiǎn)單，無需A/D
缺點(diǎn)：與模擬攝像頭+AD類似，采集分辨率與MCU頻率相關(guān)。數(shù)字?jǐn)z像頭信號(hào)輸出頻率可高達(dá)13.5MHz，沒有DMA功能MCU從IO讀信號(hào)再寫入內(nèi)存，速度跟不上，同樣需要犧牲穩(wěn)定性進(jìn)行超頻使用。
因?yàn)闆]有引入PCLK視頻同步信號(hào)，直接采集CMOS數(shù)據(jù)口，有可能會(huì)采集到不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)（即CMOS數(shù)據(jù)口狀態(tài)正在改變時(shí)）這一點(diǎn)可能造成嚴(yán)重的干擾
CMOS模塊性價(jià)比極低，CMOS芯片只需20-30元，售價(jià)200元
4. 數(shù)字?jǐn)z像頭（CMOS數(shù)字：OV7620等）+ FIFO ==》 MCU IO
具體實(shí)現(xiàn)方案請(qǐng)看：http://blog.ednchina.com/jjldc/226336/message.aspx
優(yōu)點(diǎn)： 這個(gè)方案克服了方案3中MCU速度與CMOS不匹配的問題，采用FIFO作為緩沖，可以采集完整圖像。圖像采集分辨率與FIFO容量有關(guān)。
缺點(diǎn)：FIFO價(jià)格較高，特別是大容量。
若使用視頻FIFO，性價(jià)比較高，但同樣有方案2中大量邏輯器件的問題。
CMOS模塊性價(jià)比極低，CMOS芯片只需20-30元，售價(jià)200元
5. 待補(bǔ)充
展望
在第四屆小車比賽中，期待有更多精彩獨(dú)特的方案登場(chǎng)。
本人預(yù)測(cè)，將有如下幾個(gè)趨勢(shì)，希望引起大家注意：
大量高速車采用CCD攝像頭
攝像頭增加舵機(jī)能控制轉(zhuǎn)向（包括左右轉(zhuǎn)向和上下轉(zhuǎn)向）
很可能出現(xiàn)多攝像頭方案
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