基于STM32与OV7670的简陋型光流模块
本帖最后由 lcw_swust 于 2015-10-10 15:42 编辑首先上传电路和程序：
还有两个VB上位机用于调试：
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简介：
此模块是利用STM32F103CBT6驱动OV7670摄像头模组，可作简单的图像处理，打算用于四轴飞行器的悬停。
实际应用中可能会不理想，假如环境太单调，那效果就不好。
听说PX4FLOW做得挺好，查了下好像挺贵。
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OV7670驱动原理:
电源(DOVDD,AVDD)为2.5V左右(HT7333输出串1N4148降压，因为我没有HT7325),
DVDD采用OV7670内部的LDO(1.8V),外部只需接一只电容.
单片机为STM32F103CBT6，采用HSI时钟,PLL倍频到64MHz,可省去外部晶振.
由于只需要处理灰度图像,OV7670配置为YUV格式,Y在前,
TIM4_CH1的捕获分频设置为2分频,就可以只采集Y（亮度）.
TIM3_CH3产生XCLK,(16MHz对应VSYNC约20HZ,实测最低约8MHZ)
TIM4_CH1检测PCLK(4MHz),下降沿捕获,滤波为1,二分频,触发DMA,采集PA0~PA7的数据至数组DMA_Buf.
TIM3_CH4检测VSYNC,下降沿捕获中断,控制DMA的关与开.
HREF忽略.
引脚连接:
PA12: LED
PA0~7: OV7670_D0~D7
PB0(TIM3_CH3): OV7670_XCLK
PB1(TIM3_CH4): OV7670_VSYNC
PB2: OV7670_RST
PB7(TIM4_CH2): OV7670_HREF(可省略)
PB6(TIM4_CH1): OV7670_PCLK
PB10: OV7670_SIO_C
PB11: OV7670_SIO_D
PB12: OV7670_PWDN
建议:
为加快速度,SIO_C与SIO_D可加外部上拉电阻
注意:
看了下SCCB时序,貌似与IIC略有区别,指定地址读数据时:
OV7670: ...IICWByte(add);IICACK(0);IICEnd();IICStart();...
普通IIC:...IICWByte(add);IICACK(0); IICStart();...
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图像处理：
上次图像中部区域(按STEP间隔)存入数组MID_Buf，在当前采集的
图像中遍历，寻找差值最小的位置，从而得到座标增量。
程序中配置摄像头为YUV格式，窗口为160*80像素，得到80*80的Y（亮度）数据；
中心区为40*40像素，STEP设置为5,也就成了8*8的稀疏点阵，处理一幅图像大约耗时45ms.
(由于接收图像还需要时间，所以程序中约100ms处理一次)
程序经KEIL3编译后：Code＝12054 RO-data=358 RW-data=48 ZI-data=8608；
可以看出代码量和内存消耗都不大。
图像处理核心算法：
（注意，由于二维数组访问速度较低，真实的代码略有优化，详见附件）
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//变量定义
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U8 DMA_Buf;//本次采集的摄像头数据
U8 MID_Buf;//上次中部区域的数据
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//计算差值的绝对值
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__INLINE U8caldif(U8 v1,U8 v2)
{
if(v1>v2)return v1-v2;
return v2-v1;
}
//--------------------------------------------------
//图像处理：用上次图像中部区域去与当前采集图像（从x,y
//开始的区域）求差，寻找差值最小的位置，
//从而得到x增量（MovIncX）与y增量（MovIncY）
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void PicProcess(void)
{
U16 i,j,x,y;
U32 dif,min=0xffffffff; //差值，最小值
U16 minx,miny; //最小值处的左上角座标
//--------遍历整个当前图像，查找与之前中部图像相差最小的位置
for(y=0;y<CAMHEIGHT-MIDHEIGHT;y++)//从上到下
{
for(x=0;x<CAMWIDTH-MIDWIDTH;x++)//从左到右
{
dif=0;//误差清0
for(i=0;i<MIDHEIGHT;i+=STEP)
{
for(j=0;j<MIDWIDTH;j+=STEP)
{//计算当前图像中的点与上次图像中部区域的点的差值
dif+=caldif(DMA_Buf,MID_Buf);//误差累加
}
}
if(min>dif)//误差小于当前最小值，则记最小值为当前值，且记下座标
{
min=dif;
minx=x;
miny=y;
}
}
}
//------------------------------计算座标增量
if(min>30000)min=30000;//此句可省，是为了便于串口发送该值
if(min<15*(MIDHEIGHT/STEP)*(MIDWIDTH/STEP))//允许平均每个点15的误差
{
MovIncX=minx-MIDX;//x增量
MovIncY=miny-MIDY;//y增量
MovX+=MovIncX;//模拟成鼠标的绝对座标，便于查看
MovY+=MovIncY;
if(MovX<-1000)MovX=-1000;//限幅
if(MovX>1000)MovX=1000;
if(MovY<-1000)MovY=-1000;
if(MovY>1000)MovY=1000;
}
//------------------------------复制当前中部区域
for(i=0;i<MIDHEIGHT;i+=STEP)
{
//memcpy(MID_Buf,DMA_Buf+MIDX,MIDWIDTH);
for(j=0;j<MIDWIDTH;j+=STEP)
{
MID_Buf=DMA_Buf;
}
}
//------------------------------串口查看误差与座标
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(6);
UART1_SendByte(min>>8);
UART1_SendByte(min);
UART1_SendByte(MovX>>8);
UART1_SendByte(MovX);
UART1_SendByte(MovY>>8);
UART1_SendByte(MovY);
}
下面是一些照片：
模块电路和照片：
将采集的图像发送出来用上位机查看：
将误差和座标发送出来用上位机查看：
8*8点阵去匹配当前图像的效果图，为避免GIF太大，只做了前5行的效果：
发送座标时的GIF图：
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补充一下：
测了下工作电流，约47mA
“处理一幅图像大约耗时10ms"，这里写错了，应为45ms.
忘了传OV7670的资料了：
做的不错，学习了 不明觉厉 {:lol:}{:lol:}{:lol:}好棒 楼主V5，标记一下。 先收藏了，谢谢楼主 牛X啊。。。 可以测移动方向，但没加测距的无法实现测量位移距离吧 ICPACHONG 发表于 2015-10-10 14:11
可以测移动方向，但没加测距的无法实现测量位移距离吧
是啊，所以一般要配合超声波模块。 lcw_swust 发表于 2015-10-10 14:38
是啊，所以一般要配合超声波模块。
这个程序很有参考价值，感谢分享 STM32与OV7670的简陋型光流.可以配个超声波定高 很不错，我们之前使用过鼠标芯片来做光流。有些鼠标芯片还提供了初始化固件，让里面的DSP能有光流的算法处理。 涨姿势了！！
强帖，学习！ 这两天找了下BUG:
MIDHEIGHT/STEP应改为(MIDHEIGHT+STEP-1)/STEP,宽度的同理
y<CAMHEIGHT-MIDHEIGHT应改为y<CAMHEIGHT-MIDHEIGHT+1,x同理
DMA可以一直工作不需停止.
OV7670的配置略有改动.
目前遗留的问题：
OV7670易丢帧（有VSYNC但无PCLK），特别是在光线剧烈变化的时候，估计是配置的问题
上位机改用C++builder编写，能支持更高的波特率，因为VB太过占用CPU。
这个厉害。stm32 ov7670 跟随电路 mark 非常好，无敌了 楼主太牛了
楼主学习了 自制PCB很棒 牛！强力顶起！支持开源 楼主霸气，前几天也是和楼主的想法相近，我的想法是stm32采集视频数据，然后将采集的数据发送给FPGA用于进行图像处理原本想做70帧最有改到30帧，还是苦于不知传输速率如何解决一直没开工，楼主有何见解可以给讲讲吗 用407或者427不是更方便 不错，图片里的是楼主吗？ ZYBing 发表于 2015-10-21 08:49
不错，图片里的是楼主吗？
是啊，相素较低，看起来没那么帅 很不错！ 厉害！ 楼主很厉害呀 做的不错，支持一个 做的不错，学习了 正在找相关的资料，谢谢楼主 做的不错 多谢楼主分享~ 串口呢？ 2201 发表于 2015-12-25 11:33
串口呢？
若想达到高于115200的波特率，建议用USB转TTL模块。
做的不错，学习学习！！ 学习学习！ 楼主板子做得非常漂亮。好玩的东西。 好东西啊，学习学习 本帖最后由 黄瓜 于 2016-1-19 16:14 编辑
楼主做得不错。
可以考虑移植下APM的光流算法。
好呀，研究的很透彻，说明的清晰，好资料，当时要是能看到，OV7670也不至于摆弄那么长时间了 不错，楼主可以外接一个晶振，倍频到128M试一试呀，主频提高一倍，处理速度和响应速度就快了一倍，效果应该会更好些！ 学习中，有应用前景。 楼主牛人！！！！ 我的天哪，都可以做成武器的自动瞄准了，厉害！！ 学习中，有应用前景。 太牛了！！！ 牛人mark一个 标记，以后有可能用到 做的非常好，谢谢分享 从楼主发帖，回复，制板和焊接看出，楼主大牛，很严谨的一个人{:lol:} 夹子很强大。。。 很强大，牛人一个 不错很好的东西
不错很好的东西 顶楼主，很好的东西 牛！建议搞个套件出来，大家一起整整 厉害了楼主，谢谢分享。 学习一下，也做一个 大神，太厉害了。 学习了。谢谢。 这个要给赞，真的太牛了。 学习一下，LZ厉害{:victory:}
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