原创 基于TIC6000的教学实验箱的嵌入式操作教程：7-3 基于CMOS数字摄像头的边缘检测实验

学习边缘检测的原理，掌握OV2640 摄像头和VPIF总线的工作原理，实现OV2640 摄像头采集图像并进行实时图像边缘检测，并显示在 LCD 上。

OV2640 是世界上第一个 1/4 英寸 2 百万像素视频传感器，同时是 OmniVision 最新的

2.2 微米 OmniPixel2™架构的视频传感器，可支持 200 万像素，分辨率可高达 1600x1200，

帧率可达 30 帧/秒，最高帧率可达 60 帧/秒。

OV2640摄像头采集图像时，会先经过感光元件，采样的信号经过运放，再进行AD转换，AD量化之后得到数字化的视频信号会进行控制调整，最终通过视频输出接口输出。

除此之外还有其他的一些信号接口，比如时钟输入，像素时钟，行同步信号，帧同步信号，时序产生和逻辑控制单元等等。

图像数据在HREF为高的时候输出，当HREF变高后，每一个PCLK时钟，输出一个字节数据。比如我们采用UXGA时序，RGB565格式输出，每2个字节组成一个像素的颜色（低字节在前，高字节在后），这样每行输出总共有16002个PCLK周期，输出16002个字节。

当HREF输出高电平时开始读取一行像素点，当低电平时不操作，重复操作即可读取一帧图像。OV2640支持：RGB565或JPEG输出。RGB565输出时，时序如图所示。JPEG输出时，PCLK大大减少，且HREF不连续，数据流以0XFF,0XD8开头，以0XFF,0XD9结束。

VPIF是一种视频接口。VPIF的通道0和通道1只能用于接收数据，通道2和通道3只能用于发送数据。更多的接口说明可以自行查看相关手册。

VPIF 接口主要支持三种协议的传输：BT-656、BT-1120和Raw Capture mode

其中，VPIF 端口接收通道支持BT-656、BT-1120和Raw Capture mode三种协议，

VPIF 端口发送通道只支持BT-656

和BT-1120两种协议。

VPIF 支持格式

VPIF 支持三种格式：

NTSC(高清或者标清)

PAL(高清或标清)

普通图像格式(1080-30p)

在数字图像中，边缘是指图像局部变化最显著的部分，边缘主要存在于目标与目标，目标与背景之间，是图像局部特性的不连续性，如灰度的突变、纹理结构的图标、颜色的图标等。尽管图像的边缘点产生的原因各不相同，但他们都是图形上灰度不连续或灰度急剧变化的点，图像边缘分为阶跃状、斜坡状和屋顶状。

边缘其实就是图像上灰度级变化很快的点的集合。计算的方法是通过导数和微分的方式。

Canny 边缘检测算子是一个多级边缘检测算法，Canny 的目标是找到一个最优的边缘检测算法。

（1）应用高斯滤波来平滑图像，目的是去除噪声;

（2）找寻图像的强度梯度（intensity gradients）;

（3）应用非最大抑制（non-maximum suppression）技术来消除边误检;

（4）应用双阈值的方法来决定可能的（潜在的）边界;

例如，双阈值t1和t2（t1≦t2），则大于t2的点肯定是边缘，小于t1的点肯定不是边缘。t1和t2之间的点，通过已经确定的边缘点，发起搜索，可到达的点是边缘，不可到达的点不是边缘。

（5）利用滞后技术来跟踪边界。

OpenCV

OpenCV 是一个基于 C/C++语言的开源图像处理函数库。

代码都经过优化，可用于实时处理图像

具有良好的可移植性

可以进行图像/视频载入、保存和采集的常规操作

具有低级和高级的应用程序接口（API）

提供了面向 Intel IPP 高效多媒体函数库的接口，可针对使用的 Intel CPU 优化代码，提高程序性能

OpenCV模块功能包括图像数据操作、图像/视频的输入输出、基本图像处理（去噪、边缘检测、角点检测、采样与插值、色彩变换、形态学处理、直方图、图像金字塔结构）等 。

cv – 核心函数库

cvaux – 辅助函数库

cxcore – 数据结构与线性代数库

highgui – GUI 函数库

ml – 机器学习函数库

程序流程设计：

程序流程设计中首先要使能缓存，接着进行DSP中断初始化和LCD的初始化，然后初始化配置I2C和OV2640摄像头，初始化VPIF总线。最后摄像头采集接收数据，灰度转换后进行图像边缘检测处理，并将数据显示在LCD上。

本实验使用的硬件接口为LCD和VPIF 接口，所需硬件为实验板、仿真器、TL2640I 摄像头模块、LCD和电源。

（1）将 TL2640I 摄像头模块连接到实验板的 VPIF 接口。

（2）连接仿真器和电脑的USB接口，

（3）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程

将CCS连接实验箱并加载程序

点击运行程序

在LCD屏幕上实时显示采集并做了边缘检测处理的图像

实验结束后，先点击黄色按钮暂停程序运行，再点击红色按钮退出CCS与实验箱的连接，最后实验箱断电即可。