智慧农业墒情站图像视频采集系统的研究应用(2)
具体工作流程:首先对图像视频传感器进行初始化操作,并通过控制上位机给图像视频传感器发送采集指令,图像视频传感器开始工作,将采集到的数据传送到MCU,MCU将采集到的信息进行分析处理后,通过自定义的通信协议[12]将图像数据信息封装成一帧数据,数据信息经由GPRS传输到上位机(PC端或手机端),由终端进行数据处理、可视化等。
图像采集处理模块的结构框图如图2所示。
图2 图像采集处理模块的结构框图
3 农业墒情站图像视频采集系统软件设计
农业墒情站图像视频采集系统的软件设计分为两个模块,一个是上位机显示控制设计,另一个是下位机控制设计。下位机设计包括图像视频传感器模块的下图像信息采集传输程序设计;上位机主要实现人机交互及实现将接收到的信号转换成图像同时可以向下位机发送命令(如休眠指令[13]、唤醒指令、采集频率指令、工作方式等)。
3.1 下位机软件设计
在图像传感器采集图像数据[14]时,HREF为高时进行输出,当HREF变高后,每一个像素时钟,只输出一个字节大小的信息,所使用的是RGB格式输出即每两个字节组成一个像素颜色。OV7670在VGA模式下的数据输出时,HSYNC和HREF是由同一个引脚产生的信号,只是在不同的场合下采用不同的信号方式。文中采用外部中断信号来捕捉帧同步信号,然后在中断中启动的数据存储,并等待下一次帧同步信号的到来,一旦第二次检测到帧同步信号就关闭数据存储,然后一帧数据就存储完成,最后在主函数中将这一帧数据读取出来,同时开启下一帧数据的存储。具体过程如下:
首先是图像信息采集过程:首先等待帧同步信号,接着FIFO写指针复位并进行FIFO写使能,然后等待第二个OV7670帧同步信号,最后FIFO写禁止。通过以上5个步骤,就可以完成1帧图像数据在AL422B的存储。注意:FIFO写禁止操作不是必须的,只有当想将一帧图片数据存储在FIFO,并在外部MCU读取完这帧图片数据之前,不再采集新的图片数据的时候,才需要进行FIFO写禁止。
接着是图像读取过程:在存储完一帧图像以后,就可以开始读取图像信息了。读取过程:首先读指针复位,接着给FIFO读时钟(FIFO_RCLK)并开始读取第一个像素高字节,再给FIFO读时钟读取,并继续读取该像素低字节,再给FIFO读时钟,开始下一个像素的读取即循环读取剩余像素,结束。
OV7670采集传输流程如图3所示。
图3 OV7670采集传输流程
3.2 上位机软件设计
上位机[15]是属于前端采集机,通过上位机控制图像传感器,采集数据,并把数据通过串口或者其他方式发送给服务端。上位机主要有如下功能:IP地址、设置波特率、奇偶校验位,数据位,停止位,信息处理提示窗口,图像显示窗口,图像保存,像素大小设置。
IP地址:用于网络传输图像。
波特率:是指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,通过设置波特率来改变图像数据采集的数据传输的快慢。
奇偶校验位:是指偶数或者奇数或甚至对一个数字的性质。奇偶校验用在数据通信中来保证数据的有效性。
数据位:每组所传输几个数据位。
停止位:是在每个字节传输之后进行发送,用来帮助接收信号方硬件置位。
信息处理提示窗口:该窗口主要用于显示错误信息、所采集的帧数、采集时间等。
图像显示窗口:用于显示图像。
图像保存:保存图像到指定的位置。
像素大小:设置像素的大小,像素有720*480,360*240,1 440*960,根据自己的需求进行选择采集。
所设计的智慧农业墒情站图像视频采集系统中上位机和下位机的通信,主要有两种方式,一种是通过串口,即通过双绞线RS485/232进行数据传输,这种传输方式只需要连接上数据线,并在串口中打开串口,设置好波特率、奇偶校验位、停止位、数据位等就可以直接显示图像;另一种方式是通过ZigBee进行传输数据,ZigBee是基于标准的低功耗局域网协议,是一个由可多到65 535个无线数传模块组成的无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75 m无限扩展。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
上位机所采用编程语言为C#,数据库为SQL Server 2013。最终的目的主要是控制图像视频的显示,包括控制串口的波特率,奇偶校验位,停止位,数据位,采集频率,保存图像等功能。
文章来源:《精准医学杂志》 网址: http://www.jzyxzz.cn/qikandaodu/2021/0626/652.html
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