摄像头智能车设计方案汇总.ppt

摄像头与图像处理 图像采集 图像采集速度受AD模块频率限制，应尽可能提高AD时钟频率，以提高单位时间内采集的图像点数。 采用片外AD芯片代替片上AD，或者采用硬件二值化，通过I/O口读取数据，可明显提高图像采集速度。 图像采集行中断程序应包含尽量少的操作（条件判断、变量累加），以提高程序执行次数。 测试发现，用指针直接访问数组比通过数组名访问数组速度要快，因此对图像数组的访问也应尽量用指针的方式。 Slide * 摄像头与图像处理 图像处理 Slide * 赛道图像 黑色边线 白色背景 无关信息 弯道 直道 十字交叉 摄像头与图像处理 图像处理 灰度图像： 所谓灰度图 (Grayscale)是只含亮度信息，不含色彩信息的图像，就像平时看到的亮度由暗到明的黑白照片，这种变化是连续的。因此，要表示灰度图，就需要把亮度值进行量化。通常划分成0到255共256个级别，0最暗(全黑)，255最亮(全白)。 本系统所使用的摄像头采集到的就是黑白图像，经过A/D（8位精度）量化用256阶灰度值进行表示。 Slide * 0 255 摄像头与图像处理 图像处理 二值化图像： 根据图像处理的目标和要求，多灰度级的输入图像经过处理以后，就变成只有两个灰度级的图像，这种处理称为图像的二值化处理。经过二值化处理后的图像称为二值图像。 找出一个合适的阈值，当所采图像灰度值大于该阈值时判断为白色，当小于该阈值时判断为黑色。 二值化方法： 软件二值化：阈值比较，条件判断 硬件二值化：电压比较器 Slide * 摄像头与图像处理 图像处理 Slide * 二值化图像 摄像头与图像处理 图像处理 黑线的提取： 常用方法——跳变检测 一行图像 Slide * 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 图像有效信息 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 摄像头与图像处理 图像处理 赛道图像偏移量的计算 最简单的方法：根据每行中左右两侧黑点的位置，求平均值，得出赛道中心线各点坐标。中心线各点加权求和，得出偏移量，作为控制系统输入。 *速度控制应参考远处图像信息，转向控制应参考近处信息，求和时远近点权重应有所调整。 Slide * 摄像头与图像处理 图像处理 特殊情况处理： 十字交叉 黑线不完整（虚线或干扰） 丢失左、右边黑线 未检测到赛道图像（冲出赛道） …… Slide * 电机、舵机及其控制 MOS管驱动桥 Slide * 电机、舵机及其控制 电机驱动BTS7960 Slide * 电机、舵机及其控制 电机驱动BTS7960 Slide * 电机、舵机及其控制 驱动模块电路图 Slide * 注：74LS244用于隔离单片机与驱动芯片，防止在驱动芯片击穿时烧坏单片机，同时用于限流。 电机、舵机及其控制 驱动模块控制方法 用PWM模块控制： 两路PWM，实现正反转（反转用于智能车制动） 占空比大小决定电机输出功率 *为保证电机运转平稳，冲击小，同时考虑驱动芯片最高频率限制，PWM频率应设为1~15K，依据实测经验，推荐值为8KHz。 Slide * 电机、舵机及其控制 舵机（以Futaba S3010为例） Slide * 电机、舵机及其控制 舵机（以Futaba S3010为例） 引脚定义：VCC（红）、Signal（白）、DNG（黑） 舵机输入信号：PWM 转角与PWM信号的关系： 高电平为1520us 时：一定为中间位置； 高电平为920us 时：一定为最左边位置； 高电平为2120us 时：一定为最右边位置； 说明：该舵机的转角只与高电平脉宽有关，与占空比无关。 Slide * 硬件设计方案 硬件设计主要模块 电源模块： 5V/3.3V稳压模块、12V稳压模块（CCD供电）、6V稳压模块（舵机供电，S3010舵机可直接用电池供电）。 图像采集模块： 视频分离芯片LM1881、电压比较器（硬件二值化）、片外AD芯片等。 电机驱动模块 Slide * 硬件设计方案 电源模块设计 Slide * 硬件设计方案 电源模块设计 5V稳压芯片可选用LP3853-5.0芯片，电压更稳，但成本高，电路复杂。 为保证单片机供电稳定、不受干扰，通常为单片机单独分配一个稳压模块。 Slide * 硬件设计方案 电源模块设计 Slide * 12V稳压模块电路图 硬件设计方案 图像采集模块 模块示意图（以第七届方案为例） Slide * LM1881 LM393 单片机 行中断 场中断 ECT TLC5615 I/O CCD 功能：硬件二值化