OV6620輸出時序圖 - 基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統(tǒng)

　　在Verilog語言中，對上升沿的檢測是通過always語句來實現(xiàn)的。例如檢測時鐘信號cam_pclk的上升沿：

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　　圖3 行處理得到的線形圖

　　根據(jù)得到的結(jié)果，可以計算出更多關(guān)于跟蹤物體的信息：

　?、?計算區(qū)域面積。計算每條線段的長度l(n)，然后將l(n)進行累積疊加，即可獲得跟蹤區(qū)域面積值S。

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　　② 計算質(zhì)心橫坐標。

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　?、?計算質(zhì)心縱坐標。

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　?、?識別物體的形狀。根據(jù)得到的每行跟蹤點的長度，以及同一行中有幾段符合要求的連續(xù)跟蹤點，可以得知物體從攝像頭角度看到的形狀。特別是在檢測平面上線條時，可以識別是否有分支，這一點是幀處理模式無法做到的。

　　需要指出的是，行處理模式雖然會得到關(guān)于跟蹤目標的更多信息，但是每行處理的方式增大了處理器的負擔，處理速度也沒有幀處理快。

　　4 提高系統(tǒng)的工作速率

　　目前，系統(tǒng)工作在幀處理模式下的工作速率是25幀/s，作為系統(tǒng)功能的驗證，這里采用的算法是顏色跟蹤。如果僅做純粹的圖像采集，而不做圖像處理，那么系統(tǒng)可以達到OV6620的最高工作速率，即60幀/s。而在圖像處理方面，不同的圖像處理程序效率對系統(tǒng)的工作頻率有較大的影響。下面給出在通用ARM處理器下提高程序效率的幾個建議：

　　① 內(nèi)嵌(inline)可通過刪除子函數(shù)調(diào)用的開銷來提高性能。如果函數(shù)在別的模塊中不被調(diào)用，一個好的建議是用static標識函數(shù);否則，編譯器將在內(nèi)嵌譯碼里把該函數(shù)編譯成非內(nèi)嵌的。

　?、?在ARM系統(tǒng)中，函數(shù)調(diào)用過程中參數(shù)個數(shù)≤4時，通過R0~R3傳遞;參數(shù)個數(shù)>4時，通過壓棧方式傳遞(需要額外的指令和慢速的存儲器操作)。通常限制參數(shù)的個數(shù)，使它為4或更少。如果不可避免，則把常用的前4個參數(shù)放在R0~R3中。

　?、?在for()， while() do…while()的循環(huán)中，用“減到0”代替“加到某個值”。比如：

　　for (loop = 1; loop <= total; loop++) //ADD和CMP

　　替換為：for (loop = total; loop != 0; loop--) //SUBS

　　第1種方式比較需要2條指令ADD和CMP，而第2種方式只需一條指令SUBS。

　　④ ARM核不含除法硬件，除法通常用一個運行庫函數(shù)來實現(xiàn)，運行需要很多個周期。一些除法操作在編譯時作為特例來處理，例如除以2的操作用左移代替余數(shù)的操作符“%”，通常使用模算法。如果這個值的模不是2的n次冪，則將花費大量的時間和代碼空間避免這種情況的發(fā)生。具體辦法是使用if()作狀態(tài)檢查。

　　比如，count的范圍是0~59：

　　count = (count+1) % 60;

　　用下面語句代替：

　　if (++count >= 60)

　　count = 0;

　?、?避免使用大的局部結(jié)構(gòu)體或數(shù)組，可以考慮用malloc/free代替。

　?、?避免使用遞歸。

　　結(jié)語

　　本文介紹了一種基于ARM和CPLD的嵌入式視覺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)顏色跟蹤。在硬件設(shè)計上，圖像采集和圖像處理分離，更利于系統(tǒng)功能的升級。而視覺處理算法更注重處理的效率和實時性，同時根據(jù)不同的需要有兩種模式可供選擇。最后給出了提高程序效率的一些建議和方法。與基于PC機的視覺系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)功耗低、體積小，適合應(yīng)用于移動機器人等領(lǐng)域。