(详细)基于黑白摄像头的智能小车路径识别系统设计
基于摄像头的智能小车寻迹系统设计
制式的复合全 电视信号 , 每秒输 出
帧 , 每帧分为偶场和奇场。黑白视频
图像信号 由图像信号 、消隐信号及 同
步信号共 同组成 。场 同步脉冲标志着
新 的一场 到来 。场 消 隐 区恰好跨 在一
场的结尾部分和下场的开始部分 , 得
等到场消 隐区过去 , 下场 的视频信号
才真正到来 。 制式的摄像头每秒
盯 肠 洲 肠 弱 孙 盯舫 洲转 弱肪盯转肠 科邪弱骆毖二”
器 幻器 创和弱 邪科义肠洲弱黔毖转 蕊弱黔肠毖科胎盯 肠郭马黔毖弱科邪洲 公弱孙交岛肠北蕊黔 肠弱洲北岛黔科毖芡 弱科肠舫毖节翁幻胎 肠岛黔马北科
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像
头
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四
沂导
器
图 摄像头采样 电路 图
提取 中心点
当前点取前 一个点的值
为获得 充足的图像信息 , 实现对
智能车准确控 制 , 图像采集每场 为
个点 。通过实验证 明 ,
的
图像能够得到满意 图像信息 。采集效
果如 图 所示 。图中数值为 一 表示
黑线所在位置 。
图像处理
了防止 场地 黑线 干扰 导 致控 制 出 错 , 需要对整幅 图像进行滤波处理 。 因为黑色指 引线是一条平滑连续的曲 线 , 因此对于 图像 中出现 的那些跳跃 性较大的点即可视 为干扰加 以去除 。
滤波方法有很 多 , 如 中值滤波对
图 插值算法流程 图
单 片机开销较大 , 因此本 系统采 用对 整 幅图像 进行较 为简单的插值处理 。 这样不仅 占用 时间少 , 而且也实 现 了对 实时控 制的要 求 。摄像头提取 到的近处黑线信息 出错 的概率 非常 小 , 因此利 用近处黑线的 中心偏差 , 对前 方的黑线 中心偏差进行插值滤 波 。其 滤 波 流程 图如 图 所 示 。插 值 滤波时 , 同时要注意小车在过急弯时 的情 况 , 因此要 对插值 后 的黑 线 中心 进行限幅处理 。
基于摄像头的路径识别智能车控制系统设计 (1)
由于ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ２５６的ＡＤ采集速度有限，须 利用图像采集模块提取出摄像头信号的行同步脉 冲、消隐脉冲和场同步脉冲以供单片机作控制之 用。ＬＭｌ８８１视频同步信号分离芯片可从摄像头信 号中提取信号的时序信息，如行同步脉冲、场同步 脉冲和奇、偶场信息等。并将它们转换成１ＴｒＬ电平
直接输给单片机的Ｉ／Ｏ口作控制信号之用。 ＬＭｌ８８ｌ的端口接线方式如图２所示。 １．３电机驱动电路设计
本文所述基于摄像头路径识别的智能车控制 系统．以电动小车为研究对象，通过车载ＣＣＤ摄像 头动态摄取路面图像．识别白色场地中的任意黑色
带状导引线．控制电动小车以设定目标速度沿导引 线自动行驶．为使电动小车在行驶过程中保持一定 的稳定性和平顺性．控制系统中对导引线路径信息 识别、路径定位与方向偏差控制等主要控制功能提 出了较为理想的解决方案。
ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｅｒｒｏｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＣＤ ｃａｍｅｒａ；ｐａｔｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｓｍａｎ ｃａｒ
随着生产技术的发展和自动化程度的提高．传 统制造业的生产方式发生了深刻的变化。在自动化 领域中．许多复杂性操作和或对人体有害的工作都 由机器自动完成．为了实现这一工作．就要求机器 有一定的智能性。
别为（“。，秽。）、（“：，秽：），则该行上路径中线上点
毕业论文-基于摄像头的智能车路径识别方案概要
基于摄像头的智能车路径识别方案摘要：本文按照第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛的技术要求，经过一段时间的资料的采集与样本电路的参照，本文主要介绍了车模的系统设计原理，系统软件，与方案简介。
在硬件电路的设计与实现中，描述了最小系统设计，电源模块，并且着重描述数字摄像头OV6620，在软件系统设计中，讲述了时钟模块，ECT模块，图像采集以及图像处理等内容，经过实践证明，这些理论方案都可以得到证明，能使汽车稳定快速运行。
关键字：智能车；摄像头；电源模块；图像采集The identification of intelligent vehicle path of program is based on CameraAbstract:This article in accordance with the 4th "flying to Karl" Cup National University SMART Car Invitational technical requirements for the time of the information gathering and sample circuits in the light of this article introduces the car model system design principles, system software, and the programme profile. On the hardware circuit design and implementation, describes the minimum system design, power supply, with emphasis on described digital camera OV 6620 in software design of the system on the clock module, ECT modules, image acquisition and image processing, the practice has proved that these theories programmes can be proved that auto steady and rapid operationKeywords: SMART cars; camera; power supply; image acquisition目录前言 4第1章系统设计概述 51.1系统设计原理 51.2系统软件 61.3方案简介 6第2章硬件电路的设计与实现 72.1最小系统板设计 72.2电源模块 82.2.1 5v电源 92.2.2 6V电源 92.3数字摄像头OV6620 102.3.1 OV6620简介 102.3.2 OV6620 和普通摄像头的对比 102.3.3 OV6620管脚说明 112.3.4 OV6620图像采集 11第3章软件系统设计 143.1 时钟模块 143.2 ECT模块 143.3 图像采集 163.4 图像处理 173.4.1 二值化算法 175.4.2 黑线提取流程 19结论 21致谢 22参考文献 23附录A 24前言智能汽车，是一种集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，集中地应用到自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，是典型的高新技术综合体，具有重要的军用及民用价值。
基于黑白摄像头的智能小车路径识别系统设计
基于黑白摄像头的智能小车路径识别系统设计The Design of Intelligent V eh icle Path Recognition Based on M onochro m e Camera吴吟箫* 张 虹 王新生W U Y i n -x i ao Z H AN G H ong WANG X in -sheng do:i 10.3969/.j issn .1672-9528.2009.02.015摘 要路径识别是汽车智能化发展的必然趋势。
在基于飞思卡尔单片机的智能车路径识别系统的设计中,首先采用基于黑白摄像头的图像采样模块获取路径图像信息;然后分别说明图像采集,图像预处理,黑线提取,路径判断部分的软件设计。
其中,在图像预处理中使用了二值化和中值滤波算法,并且在黑线提取中提出了改进插值算法。
实验表明,整个系统硬件设计简单,软件算法快速有效。
关键词路径识别 中值滤波 寻线算法Abstract Inte lli gentize of vehic l e is a trend o f cars develop m ent in the future .P ath recogn ition i s one o fthe appli cation d i rections .Th is pa t h recogn iti on syste m of i ntelli g ent car uses i m age -sensor m odu l e based on ca m era to obta i n lane i m age i n f o r m ati on .The who le syste m i s d i v i ded into f our parts :i m age acqu i s ition ,i m age pre-pro cessi ng ,abstracting t he black li ne ,and road detec tion .The i m age pre-pro cessi ng part uses the b i nary zation and t he m ed ian filter i ng to i m prove the i m age i n f o r m ati on .Then by us i ng the i m proved a l go rith m,the resu lt of abstracting t he black li ne becomes m ore prec i se .The ulti m ate a i m of the w ho le syste m i s to accurate l y abstract the b l ack gu i de li nes fro m the wh ite race w ay ,f o ll ow i ng the road pa ra m e ters and conditi ons i n front ,m aki ng the car m ove prope rly .K ey word s R oad detecti on M ed i an filteri ng L i ne-tracking*哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院 264209基金项目:山东省自然科学基金(Y 2007G 20)1 引言智能化技术与汽车相结合产生的智能汽车将在未来工业生产和日常生活中扮演重要的角色,而路径识别则正是体现智能车智能水平的一个重要标志。
基于摄像头的智能车路径识别方案
基于摄像头的智能车路径识别方案摘要：智能车硬件平台开采用飞思卡尔 16 位微控制器 MC9S12DG128 为核心的控制单元，由清华大学飞思卡尔嵌入式系统研发中心提供的开发板MC9S12EVKC 单片机最小系统板，并在此基础上自行完成的外围硬件电路设计；软件开发环境使用Metrowerks 公司为 MC9S12 系列单片机专门提供的全套开发工具 CodeWarrior IDE。
文中介绍了智能车的系统总体结构，软硬件模块及开发流程。
其中重点介绍摄像头的硬件电路的设计，摄像头输出数字信号的采集,视频图像信号处理及控制系统硬件电路设计,速度与转向控制算法，以及包括调试中遇到的问题的解决方法。
关键字：智能车，摄像头，视频数据采集，路径识别，速度与转向控制Intelligence Car Based On Digital Camera Abstract：In this article, article present the embedded systems design results of Wuxi professional collage of science and technology zhenze motorcade working during the period of preparing the fourth session of the Freescale Intelligence Car Competition, Including hardware design, software design of smart car. the hardware platform of the smart car bases on S12 development board which features MC9S12DG128 micro-controller, Freescale Embedded Systems, Tsinghua University R & D Center provides the development board of the smallest single-chip system board MC9S12EVKC, And on this basis to the completion of the external hardware circuit design software development environment software development used Code warrior IDE as its tool, which is Metrowerks Corporation technically provide a complete set of development tools to MC9S12 series of single-chip.This article introduces the intelligent car systems architecture, software and hardware modules and development process, Which focuses on Camera hardware circuit design, Camera output digital signal collection, Video image signal processing, Control system hardware circuit design, speed and direct control algorithm, As well as the solution of problem in debugging.Key Word: Intelligent car, Camera, Video Sample Collection, Speed and Direct Control目录第一章绪论 (3)1.1课程意义 (3)1.2课题背景 (3)1.3任务 (4)第二章硬件系统设计 (5)2.1单片机主要元件介绍 (5)2.1.1 摄像头的介绍 (5)2.2硬件总体框图 (6)2.2.1 电源、稳压电路 (7)2.2.2 单片机控制板 (9)2.2.3 测速电路 (10)2.2.4 摄像头电路 (10)2.2.5 舵机电路 (11)2.2.6 软件方案选择电路 (11)2.2.7 电机驱动电路 (12)2.2.8 调试电路 (13)第三章软件系统设计 (14)3.1软件总体框架 (14)3.2图像采集与处理 (14)3.2.1 采集方法 (14)3.2.2 路径识别 (17)3.3速度和方向的控制 (21)3.3.1 PID算法介绍 (21)3.3.2 闭环控制 (23)谢辞 (24)参考文献 (24)第一章绪论1.1 课程意义通过智能车的软硬件设计，较为深入的了解嵌入式设计，提升自己的知识层面，拓展自己的思维，增强自己的动手能力，提高团队协作能力，为以后向嵌入式方向发展打下一定的基础。
基于摄像头识别路径的智能车系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｍａ ｒ ｔ ｃ ａ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ａ ｍｅ ｒ ａ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｐ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＧＡＯ Ｙｕ ｎ － ｂ ｏ， Ｊ Ｉ Ｃｏ ｎ ｇ，ＨＡＮ Ｐ ｅ ｎ ｇ － ｗｕ
ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ，ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ —
测试结果表明 ， 自适 应动态阈值 图像处理算 法在智 能车路径识 别 中具 有明显 的优 势， 通 过该算 法对 图像 进行 有效
的处 理， 可 以增加智 能车对路径 的跟随性 能．
关 键 词 ：智 能 车 ；路 径 识别 ；动 态 阈 值
Байду номын сангаас
中图分类号 ： ＴＰ ３ ９ １
文献标识码 ： Ａ
第３ ９卷 第 ６ 期
２ ０ １ ３ 年 １ ２月
兰
州
理
工
大
学
学
报
Ｖｏ Ｌ ３ ９ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
Ｊ ｏｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｋ６ ０ ）ｗａ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ｋ ｅ ｒ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ Ｂ ｌ ｕ ｅ ｔ ｏ ｏ ｔ ｈ Ｃｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ
智能寻迹避障小车寻迹系统设计
智能寻迹避障小车寻迹系统设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第二章智能寻迹避障小车寻迹系统设计1．任务任务一：产生智能寻迹避障小车沿黑线转圈的控制程序；任务二：产生智能寻迹避障小车带状态显示沿黑线转圈的控制程序；2．要求（1）能控制智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能；（2）行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之内；（3）智能寻迹避障小车可以从小于90度的任意方向寻找到黑线圆圈；项目描述该项目的主要内容是：在智能寻迹避障小车电机控制系统之上扩展寻迹电路，然后运用C语言对系统进行编程，使智能寻迹避障小车实现沿黑线转圆圈的功能，并且在行走过程中小车一直压着黑线走，不得冲出黑线圆圈之外或之内；当人为将小车拿开，再从小于90度的任意方向放置小车，小车应能重新找回轨道，并沿黑线继续转圈。
通过该项目的学习与实践，可以让读者获得如下知识和技能：继续掌握单片机I/O端口的应用；掌握红外线收、发对管的工作原理与控制方法；掌握数码管的工作原理与控制方法；掌握单片机C语言的编程方法与技巧；能够编写出智能寻迹避障小车沿黑线实现转圈功能的控制函数；必备知识2.1.1 关于红外线传感器红外线定义：在光谱中波长自至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。
红外线发射器：红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。
根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备，875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。
如：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。
红外线对管应用：本项目中，小车的寻迹功能采用红外线收、发对管实现。
具体工作过程如下：两对红外线收、发对管安装在智能寻迹避障小车底盘正前方，红外发射管一直发射信号，接收管时刻准备接收信号。
基于图像识别的智能小车系统设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---绪论1.1 课题背景目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。
智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。
它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。
智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。
智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备:1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作。
2)摄像机，用来获得道路图像信息。
3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。
智能车辆作为移动机器人的一个重要分支正得到越来越多的关注。
1.2 国内外发展现状及趋势智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
国外智能车辆的研究历史较长。
它的发展历程大体可以分成三个阶段：第一阶段 20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。
1954年美国BarrettElectronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。
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doi: 10. 3969 / j . issn. 1672 - 9528. 2009. 02. 015
摘 要 路径识别是汽车智能化发展的必然趋势 。在基于飞思卡尔单片机的智能车路径识别系统的设计中 , 首 先采用基于黑白摄像头的图像采样模块获取路径图像信息 ; 然后分别说明图像采集 , 图像预处理 , 黑线 提取 ,路径判断部分的软件设计 。其中 ,在图像预处理中使用了二值化和中值滤波算法 , 并且在黑线提 取中提出了改进插值算法 。实验表明 ,整个系统硬件设计简单 ,软件算法快速有效 。 关键词 路径识别 中值滤波 寻线算法
计算机技术及应用
信息技术与信息化
基于黑白摄像头的智能小车路径识别系统设计
The D esign of Intelligent V ehicle Path Recognition Based on Monochrome Camera
吴吟箫 3 张 虹 王新生பைடு நூலகம்
WU Y in - x iao ZHAN G Hong WAN G X in - sheng
g ( x, y ) =
为了说明此方案的适用性 ,随机在图像数组中加入噪声点 , 如图 5。为了使接下来的验证过程更为方便 , 设计中将实际图像 用 matlab进行二值化 ,导出一个二维数组 , 在验证算法时不同的 道路状况只需修改数组中的值即可 。图 6 中 a、 b分别为 1x3 模板 和 3x3 模板中值滤波后的效果图 。从图中可以看出虽然 3x3 模板 的去噪效果要稍好 ,但是 1x3 模板显然已经能去除绝大部分噪声 点 。并且在实际赛道中噪声点的数量要比这里引入的噪声点少 , 即使有极少部分噪声点没有滤除 ,通过接下来提取黑线算法同样
计算机技术及应用
板中值滤波更具有优势 。
信息技术与信息化
后两点的平均值 。
可以消除影响 。因而从去噪效果和计算量两方面来考虑 , 1x3 模
5 路径判断
5. 1 弯直道的判断
4 黑线中心提取
提取黑线中心部分是小车路径识别系统中最为重要的一个 环节 ,关系到智能小车运行质量的好坏 。 这里黑线中心提取方法为 : 先判断每行的第一个点是否为白 点 ,如是白点则依次对白点进行计数 (设计数为 a) , 当遇到连续 黑点时则计数黑点个数 (设计数为 b ) ,再次遇到白点时则退出该 行计数 ,此时黑线中心所在列为 a + b /2; 如果第一个为黑点 ,且不 是噪声点 (即为连续的黑点 ) , 则直接对黑点计数 (设计数为 b ) , 当遇到连续白点后则退出计数 ,这种情况下得到的黑线中心位于 第 b /2 列 。最后将从一幅图像上得到的所有中心位置按行存入 一个一维数组中 。 但是不得不考虑两种比较特殊的情况 , 起始线和十字交叉 线 。通过观察发现这两种情况下每行出现黑点的数量远远大于 黑线的黑点数 (黑线一般能采集到 2 - 3 个黑点 ) , 所以当采集到 的黑点数超过正常值时 , 便判定这一行为特殊行 , 并赋予特殊标 志位 (这里将特殊行中心点标志为 50,因为经过图像处理后图像 变成 38 3 20 数组 ,标志为 50 能将特殊点和正常点很明显的区分 开 ,也方便了下面的改进差值算法 ) 。由于规则要求小车能识别 起始线 ,因而还需对特殊行进行分析 。图 7 为采到起始线的情 况 ,可以看出起始线所在行具有多个跳变 , 考虑到车体偏离等情 况 ,可以用白点跳变为黑点的次数 (方案中选 2 或 3 ) 来判定是否 为起始线 ,如果符合情况则标志出这一行 。则其他的特殊行均为 十字交叉情况 。
Abstract Intelligentize of vehicle is a trend of cars’development in the future. Path recognition is one of
the app lication directions . This path recognition system of intelligent car uses im age - sensor module based on camera to obtain lane i m age information. The whole system is divided into four parts: im age acquisition, im age p re - p rocessing, abstracting the black line, and road detection. The i m age p re - p rocessing part uses the binary2 zation and the median filtering to imp rove the im age information. Then by using the i mp roved algorithm , the result of abstracting the black line becomes more p recise. The ultim ate aim of the whole system is to accurately abstract the black guidelines from the white raceway, follow ing the road parameters and conditions in front, making the car move p roperly . Keywords Road detection M edian filtering L ine - tracking
3 图像预处理
图像预处理的目的是改善图像质量 , 在本系统中的目的是为 单片机识别路径提供一幅更为清晰 ,更易判断的赛道图像 。
3. 1 二值化处理
将图像导入 matlab进行分析 ,发现原始图像像素值均在 0 255 内 ,而白色区域像素值一般在 160 以上 , 黑色区域一般在 70
以下 。为了提取出黑线 , 检测像素值的跳变是最直观的方案 , 但 是实际中一般黑白线边沿的像素值不是突然跳变的 , 而有一个过 渡过程 。所以 ,将原始图像进行二值化处理不但有清晰边沿线的 功能 ,还能方便后续路径识别部分算法的设计与处理 。 二值化处理就是对于输入图像的各个像素 ,先确定某个亮度 值 ,当像素的亮度超过该阈值时 , 则将对应输出图像的像素值设 为 1,否则为 0,原理公式如下 [ 4 ] :
视频图 像的采集 是 基 于 MC9S12DG128 单 片 机 来 实现 的 。
MC9S12DG128B 是 Freescale 开发的以 CPU12 内核为核心的单片
图 1 智能小车的跑道环境 要能有效地采样摄像头视频信号 ,首先要提取出摄像头信号 中的行同步脉冲 , 消隐脉冲和场同步脉冲 。LM1881 视频同步信 号分离芯片可从摄像头信号中提取信号的时序信息 , 如行同步脉 冲、 场同步脉冲和奇 、 偶场信息等 ,并将它们转换成 TTL 电平直接 输给单片机的 I/O 口作控制信号之用 ,如图 2。 这部分的硬件设计为 : 摄像头视频信号接入 LM1881 的视频 信号输入端 , 同时接入单片机其中一个 A /D 口 (这里选择 PAD8 口 ) ; LM1881 的行同步信号和奇偶场同步信号分别接入单片机的 带中断的 I/O 口 PT0、 PT1。设置 PT1 口为输入捕捉下降沿 ,即采
∑
( x - m [ row ]2 ) row _m ax , (x =
row = 0
∑ m [ row ]
row _m ax
2
) x 为平均
值 , m [ row ]2 为每行黑线中心值 。通过对 20 行数据进行试验 ,直 道时的方差一般在 2 以下 ,小弯道一般在 3 - 10 的范围内 , 10 以 上则能判定为大弯道 。
3. 2 基于二值图像的中值滤波
计算机技术及应用
二值化后的赛道状况已经非常明了 ,但是仍有干扰存在 ,这样对 赛道的识别及接下来的算法设计会造成一定的困难。因而 ,选择对 图像进行中值滤波。该方法是一种局部平均的平滑技术 , 对脉冲干 扰和椒盐噪声的抑制效果好 ,能有效保护图像的边缘 [5 ] 。
在直道时 , 每行黑线中心位置相对集中 , 因而每行的黑线中 心与其平均值的偏差之和较小 ; 在弯道时 ,黑线中心相对分散 ,随 着弯度的增大则偏差之和相应的变大 。这里 ,每行的黑线中心与 其平均值的偏差之和可以用方差来表示 :
row _m ax- 1 row _max- 1
σ =
2
row = 0
的灰度信息就能识别出黑线信息 ,因而从减少成本和减轻单片机 采样的负担两方面考虑 ,图像采集部分选用黑白摄像头 。 摄像头输出的是 PAL 制式的复合全电视信号 , 每秒输出 25 帧 (每帧分为偶场和奇场 ) 。黑白视频图像信号通常由图像信号 、 消隐信号以及同步信号共同组成 [ 3 ] 。
2 视频图像采集
机 ,采用 5V 供电 ,总线速度 25MHz, 8KBRAM , 128KBFLASH ,具有 丰富的 I/O 模块和工业控制专用的通信模块 [ 2 ] 。 由于采用摄像头寻迹能大幅度提升赛车的前瞻距离 ,有利于 赛车提高车速 。同时 , 赛道上只有黑白两色 , 只需提取探测画面
3 哈尔滨工业大学 (威海 )信息科学与工程学院 264209 基金项目 : 山东省自然科学基金 ( Y2007G20 )
1 0
f ( x, y ) Ε t f ( x, y) < t
其中 , f ( x, y ) , g ( x, y ) 分别为处理前 、 处理后的图像中处于
( x, y ) 位置上的某个像素的浓度值 , t为阈值 。图 4 为二值化后的
效果 , 0 为黑点 , 1 为白点 。
2009 年第 2 期 43
图 4 二值化后的图像 1x3 窗口中值滤波是非常简单的一种去噪方法 ,是将某个像 素点和相邻两个像素点的像素值按大小顺序排列 ,取出中间值作 为该点的像素值 。这种方法能够有效的抑制随机噪声 , 并且计算 量相比去噪常用的 3x3 模板要小得多 。减小计算量能够有效的 提高单片机识别道路的速度 ,这一点对时间要求较高的实时处理 是非常重要的 。