Вращение бинарного изображения вокруг своей оси на произвольный угол. Освоение предметной области ВИСУ на примере практической задачи работы с визуальными сценами

Санкт-Петербургский государственный технический университет Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Компьютерных Систем и Программных Технологий

Отчет по комплексу лабораторных работ

Тема: Вращение бинарного изображения вокруг своей оси на произвольный угол

Дисциплина: Встраиваемые интеллектуальные системы нечеткого управления

Выполнил студент гр. 4081/1                          

Руководитель, к.т.н., доцент                            

"___ "                  2011 г.

Санкт-Петербург 2011

1.  Цель работы

Освоение предметной области ВИСУ на примере практической задачи работы с визуальными сценами.

2.  Поставленная задача

На лабораторной установке СТЗ с управляющей микроконтроллерной системой на основе SAB 80C515 в фрейме “Изображение с микроконтроллера” программной среды МК-Vision реализовать поворот любой выбранной точки на заданный угол от 0 до 359 градусов вокруг центральной оси фрейма.

3.  Структурная схема комплекса СТЗ

Структура комплекса средств по исследованию интеллектуальных СТЗ показана на рис.1.

Рис.1 Структура лабораторной установки

В нашем случае в верхнем уровне будет присутствовать только модуль вычисления координаты новой точки. Так же в состав комплекса входят камера(ОУ) с управляющей микроконтроллерной системой, управляющее программное обеспечение МК, инструментальная среда Shell51 и инструментальная среда MK-Vision.

Таким образом, работа с изображением происходит следующим образом: исходная точка загружается в матрицу изображения, с помощью shell51 основная программа компилируется и загружается в МК, а результаты выполнения можно наблюдать(т.е. изменившуюся после преобразований матрицу изображения) в среде MK-Vision(рис. 2).

Рис. 2. Инструментальная среда МК-Vision

В качестве объекта управления используется камера С3088 Camera Module. Рассмотрим её подключение к МК Infineon 80C515.

К основным параметрам относятся:

-разрешение светочувствительной матрицы 356х292(176х144) пикселей;

-размер пикселя 9х8.2мкм;

-отношение сигнал/шум 48 дБ;

-минимальное освещение 3 Люкс;

-напряжение питания 5В;

-монохромный композитный видеовыход (50 Гц);

-управление по шине I2C.

Рис. 3. Организация сопряжения камеры и МК.

Рис. 4. Принципиальная схема контроллера с подключенной камерой.

Рассмотрим организацию обмена по шине I2C, обеспечивающую необходимые настройки камеры и чтение с нее кадров. Обмен происходит между ведущим устройством (в нашем случае это МК) и ведомым (камерой). Обмен ведется по двум линиям: линии тактирования SCL (Р1.6) (активен фронт сигнала) и линии данных SDA (Р1.5) (логическая «1» кодируется высоким уровнем, изменения состояния допускаются только при SCL=0). Таким образом, протокол совершенно не зависит от временных интервалов, только от тактовых битов.

Рис. 5. Трехфазовая запись

По окончании аппаратного сброса на линиях RST и PWDN МК устанавливает высокие уровни, которые необходимо перевести в состояние логического нуля.

Инициатором обмена всегда выступает ведущее устройство, и только после установки пассивного состояния на линиях. В пассивном состоянии на линиях SDA и SCL должны быть установлены высокие уровни. Начало передачи обозначается переключением в «О» SDA при высоком уровне SCL, и следующим за этим переключением в «О» SCL. Приведем схему программы начала передачи:

Окончание передачи обозначается переключением в «1» SCL при низком уровне SDA и следующим за этим переключением в «1» SDA. В результате на обеих линиях будут установлены высокие логические уровни, т.е. выполнен переход в пассивное состояние:

Рассмотрим процедуру передачи бита от МК к устройству. Положим, что значение передаваемого бита записано в бит «С» PSW. При низком уровне SCL значение бита выставляется на SDA, после чего на SCL формируется импульс:

При передаче байта используем рассмотренный механизм; положим, что искомый байт размещен в аккумуляторе. Первыми передаются старшие разряды:

По завершении передачи байта выполняется фиктивное чтение, служащее подтверждением успешного завершения посылки (перед этим в Р1.5 заносится «1»):

Для записи значений в регистры настроек камеры применяется т.н. трехфазовая запись (рис.5) Каждая фаза состоит из передачи трех байт: первый посылаемый байт cOh (адресует камеру как устройство на шине I2C, пригодное для записи). Вторым байтом является адрес регистра камеры для записи; третьим байтом посылается записываемое значение. Ниже приведены схема программы трехфазовой записи.

Для считывания видеоинформации применяется шина данных и сигналы синхронизации (рис.6). Синхронизация кадров осуществляется с помощью сигнала камеры VSYN (линия МК P3.3). Синхронизация пикселей осуществляется посредством сигнала PCLK (линия МК P1.3). Видеоданные принимаются по порту 4 МК.

Рис. 6. Диаграмма прерываний (1 - установка It1, strt, Ex1, Ea; 2 – прерывание Int1, сброс strt, разрешение прерываний PCLK; 3 – прерывание Int1, сброс Ex1, запрет прерывания PCLK).