[發明專利]基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法

有效

• 申請號: 201710943273.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107505946B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 劉艷麗;趙汝海;欒慶磊;鄧凱;顏艷
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 鄭婷

1.基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述方法按照以下步驟進行：

步驟一：處理器將控制總線信號發送給成像模塊，同時采用中斷方式來讀取圖像，通過高分辨率成像模塊獲取賽道圖像信息，采集外界環境的變化，返回一幅完整的圖像，使系統獲得當前狀態，同時采用硬件二值化，通過SCCB總線來控制器件的運行，使用高速DMA通道直接讀取圖像的數據；

步驟二：在處理器中進行圖像預處理，通過脈寬調制信號控制轉向舵機的轉向和驅動電機的行進；

步驟三：測速器件讀取光電信號轉換成的具有一定頻率的方波信號，同時根據相應的方波信號特征值來確定當前需要給于電機及舵機的兩種脈寬調制信號，包括電機及舵機的運動方向， 一起跳回步驟一；所述步驟二中圖像預處理方法：進行二值化處理，對于輸入圖像的各個像素，先確定某個亮度值，當像素的亮度超過閾值時，則將對應輸出圖像的像素值設為1，否則為0；

黑線中心提取：先判斷每行的第一個點是否為白點，如是白點則依次對白點進行計數，計數為a，當遇到連續黑點時則計數黑點個數，計數為b，再次遇到白點時則退出該行計數，此時黑線中心所在列為a+b/2，如果第一個為黑點，且不是噪聲點，則直接對黑點計數，計數為b，當遇到連續白點后則退出計數，這種情況下得到的黑線中心位于第b/2列，最后將從一幅圖像上得到的所有中心位置按行存入一個一維數組中，當采集到的黑點數超過正常值時，便判定這一行為特殊行，并賦予特殊標志位，用白點跳變為黑點的次數來判定是否為起始線，如果符合情況則標志出這一行，則其他的特殊行均為十字交叉情況；

彎直道的判斷：在直道時，每行黑線中心位置相對集中，因而每行的黑線中心與其平均值的偏差之和較小，在彎道時，黑線中心相對分散，隨著彎度的增大則偏差之和相應的變大；S彎的判斷，在彎道中還分為S彎和普通彎道兩種情況，通過遠中近三點連線的斜率來判斷彎道類型，當S彎彎度較小時讓小車不按原路線行駛走S形，直接按彎道路線抄近路走。

2.按照權利要求1所述基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述步驟一中處理器為單片機MK60DN512ZVLQ10；所述高分辨率成像模塊為大規模的CCD集成器件OV7725。

3.按照權利要求1所述基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述步驟二中轉向舵機型號為SD-3010，驅動電機型號為RN297。

4.按照權利要求3所述基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述處理器接受系統的一級輸出，進而執行系統的輸出，RN297執行二級輸出信號，而處理器發出的控制信號發送給驅動信號芯片74HC244或74LS244來生成二級輸出緩沖信號；二級輸出緩沖信號通過MOS管型大電流驅動板的兩個H橋來生成驅動直流電機RN297的二級輸出信號，同時避免了大功率電路與高速電路的交叉，以防止發生電源反沖導致的芯片燒毀。

5.按照權利要求3所述基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述測速器件為系統的信號輸入部件，采用歐姆龍精度500線編碼器，通過監測系統的輸出，返回一個信號，讓系統具有負反饋的能力，將直流電機的轉速轉換為光電信號，再轉換為一定頻率的方波信號。

6.按照權利要求1所述基于黑白攝像頭的智能小車路徑識別方法，其特征在于：所述步驟一中獲取賽道圖像信息方法：賽道上只有黑白兩色，只需提取探測畫面的灰度信息就能識別出黑線信息，圖像采集部分選用黑白攝像頭，攝像頭輸出的是PAL制式的復合全電視信號，每秒輸出112幀，每幀分為偶場和奇場，黑白視頻圖像信號由圖像信號、消隱信號以及同步信號共同組成，首先提取出攝像頭信號中的行同步脈沖，消隱脈沖和場同步脈沖，LM1881視頻同步信號分離芯片從攝像頭信號中提取信號的時序信息轉換成TTL電平直接輸給單片機的I/O口作控制信號之用，攝像頭視頻信號接入LM1881的視頻信號輸入端，同時接入單片機其中一個A/D口，LM1881的行同步信號和奇偶場同步信號分別接入單片機的帶中斷的I/O口PT0、PT1，設置PT1口為輸入捕捉下降沿，當新的一場到來時，單片機首先采集到下降沿信息進入場中斷，在場中斷處理程序中先將場中斷關閉，然后啟動行中斷，并設置PT0口為輸入捕捉上升沿，當單片機捕捉到行同步信號后就進入行同步中斷處理程序，開始采集圖像信息，分辨率圖像為160x120。