Luận văn Thạc sĩ: Xử lý ảnh video theo thời gian thực trên Kit STM32

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> ĐỖ MINH PHƯƠNG<br /> <br /> Xử lý ảnh video theo thời gian thực trên kit STM32<br /> <br /> Ngành:<br /> <br /> Công nghệ Kỹ thuật Điện tử, Truyền thông<br /> <br /> Chuyên ngành:<br /> <br /> Kỹ thuật Điện tử<br /> <br /> Mã ngành:<br /> <br /> 60520203<br /> <br /> LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ<br /> TRUYỀN THÔNG<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN QUANG VINH<br /> <br /> HÀ NỘI - 2016<br /> <br /> 2<br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ<br /> yêu cầu phát sinh trong quá trình làm luận văn. Các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân<br /> thủ đúng nguyên tắc, kết quả trình bày trong luận văn là kết quả quá trình nghiên cứu<br /> trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây.<br /> Hà Nội, tháng 12 năm 2016<br /> <br /> Tác giả luận văn<br /> <br /> Đỗ Minh Phương<br /> <br /> 3<br /> MỤC LỤC<br /> LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. 2<br /> MỤC LỤC ......................................................................................................... 3<br /> DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. 5<br /> DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................. 6<br /> MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 8<br /> CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU THẬP VÀ XỬ LÝ ẢNH<br /> DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 .................................................................... 10<br /> 1.1. Giới thiệu .................................................................................... 10<br /> 1.1.1 Khái niệm về vi điều khiển .................................................... 10<br /> 1.1.2 Giới thiệu dòng vi điều khiển STM32 [1] .............................. 11<br /> 1.1.3 Giới thiệu kit STM32F4 Discovery........................................ 14<br /> 1.2. Giới thiệu Camera OV7670 ......................................................... 15<br /> 1.2.1. Giới thiệu chung ................................................................... 15<br /> 1.2.2 Tín hiệu hình ảnh của Camera OV7670 [11].......................... 17<br /> 1.2.3. Bus điều khiển camera tuần tự SCCB ................................... 22<br /> 1.2.4 Cấu hình hoạt động của Camera OV7670 .............................. 28<br /> 1.3. Module màn hình LCD 3,2” ILI9341........................................... 35<br /> 1.3.1 Đặc điểm kỹ thuật .................................................................. 35<br /> 1.3.2 RESET màn hình ................................................................... 36<br /> 1.3.3 Ghi dữ liệu vào thanh ghi ILI9341 ......................................... 36<br /> 1.3.4 Bảng các thanh ghi lệnh của ILI9341 ..................................... 39<br /> 1.3.5 Cấu hình đèn nền LED_A ...................................................... 40<br /> 1.3.6 Hiển thị dữ liệu ra LCD ......................................................... 40<br /> CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM GHÉP NỐI HỆ THỐNG ............................... 43<br /> 2.1. Ghép nối STM32F4 – OV7670.................................................... 43<br /> 2.1.1 Sơ đồ ghép nối ....................................................................... 43<br /> 2.1.2 Tạo xung clock đến chân XCLK của OV7670 ....................... 43<br /> 2.1.2 Lập trình SCCB qua I2C ........................................................ 44<br /> 2.1.3 Bắt ảnh từ Camera ................................................................. 47<br /> 2.1.4 Cấu hình hoạt động Camera OV7670 .................................... 50<br /> <br /> 4<br /> 2.2. Ghép nối STM32F4 – LCD 3,2” ILI9341 .................................... 51<br /> 2.2.1 Sơ đồ ghép nối ....................................................................... 51<br /> 2.2.2 Lập trình RESET màn hình.................................................... 52<br /> 2.2.3 Điều khiển độ sáng màn hình bằng PWM .............................. 52<br /> 2.2.4 Lập trình ghi dữ liệu với LCD 3.2” ILI9341 .......................... 52<br /> 2.2.5 Xuất hình ảnh ra LCD............................................................ 53<br /> 2.3. Ghép nối STM32F4 – Máy tính ................................................... 58<br /> 2.3.1 Cấu hình hoạt động khối USART .......................................... 58<br /> 2.3.2 Truyền dữ liệu về máy tính qua USART ................................ 58<br /> 2.3.3 Nhận dữ liệu bằng Matlab...................................................... 59<br /> CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................... 61<br /> 3.1. Ảnh chụp toàn bộ hệ thống .......................................................... 61<br /> 3.2. Lập trình thanh ghi Camera ......................................................... 61<br /> 3.3. Đo tần số xung clock XCLK cấp cho Camera OV7670 ............... 62<br /> 3.4. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QQVGA, RGB565 ............ 63<br /> 3.5. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QVGA, RGB565 ............... 64<br /> 3.6. Camera OV7670 hoạt động ở chế độ QVGA, YUV422............... 66<br /> 3.7. Truyền hình ảnh về máy tính qua USART ................................... 68<br /> KẾT LUẬN...................................................................................................... 69<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 70<br /> Phụ lục 1: Chương trình đọc giá trị thanh ghi Camera OV7670 [4] .................. 71<br /> Phụ lục 2: Cấu hình chế độ QQVGA, RGB565 [7, 12, 16, 17] ......................... 73<br /> Phụ lục 3: Cấu hình chế độ QVGA, RGB565 [7, 17, 20].................................. 77<br /> Phụ lục 4: Cấu hình chế độ QVGA, YUV [7, 12, 13, 17] ................................. 81<br /> Phụ lục 5: Cấu hình đèn nền LED_A................................................................ 85<br /> Phụ lục 6: Chương trình khởi động LCD [9, 10, 15]......................................... 86<br /> Phụ lục 7: Cấu hình chế độ hoạt động khối USART1 ....................................... 89<br /> <br /> 5<br /> DANH MỤC CÁC BẢNG<br /> Bảng 1.1: Chức năng các chân tín hiệu của Camera OV7670 ........................... 16<br /> Bảng 1.2: Dữ liệu ảnh được lưu trữ thành từ (4 byte) ....................................... 19<br /> Bảng 1.3: Thứ tự dữ liệu đến dạng YCbCr422 ................................................. 19<br /> Bảng 1.4: Các điểm ảnh YCbCr422 ................................................................. 20<br /> Bảng 1.5: Các thanh ghi cài đặt tần số dao động nội Camera ........................... 28<br /> Bảng 1.6: Thiết lập định dạng ảnh cho Camera OV7670 .................................. 30<br /> Bảng 1.7: Thứ tự tín hiệu YUV ........................................................................ 31<br /> Bảng 1.8: Thiết lập độ phân giải QVGA, CIF, QCIF ........................................ 31<br /> Bảng 1.9: Các thanh ghi thiết lập cửa sổ........................................................... 32<br /> Bảng 1.10: Thanh ghi điều khiển tín hiệu đồng bộ của Camera ........................ 33<br /> Bảng 1.11: Các thanh ghi cài đặt tỷ lệ hình ảnh [6] .......................................... 34<br /> Bảng 1.12: Thanh ghi điều khiển co giãn ảnh [6] ............................................. 34<br /> Bảng 1.12: Các chân giao tiếp màn hình LCD 3,2” ILI9341 ............................ 35<br /> Bảng 1.13: Một số thanh ghi của ILI9341 ........................................................ 39<br /> Bảng 1.14: Cấu hình hiển thị hình ảnh từ bộ nhớ ra màn hình .......................... 41<br /> <br />