毕业论文-基于摄像头的智能车路径识别方案(4)

2019-06-11 10:37

无锡科技职业学院·嵌入式系统工程专业 毕业设计(论文)

通过ECT模块,我们实现了对行中断和场中断的PT0和PT1口的使能和捕捉方式,PT7口对脉冲进行计数,检测智能车的速度,对速度进行闭环控制。

3.3 图像采集

实际上,图像采集的这块最关键的也是时序的把握了。另外,中断的优先级一定要保证,要不然系统一运行起来,图像采到一半就丢了。

摄像头每扫描完一行,就输出一低于视频信号电压的的电平,相当于每行图像对应的电压信号之后会有一电压“凹槽”,此凹槽被称为行同步脉冲。扫描完该场的视频信号,接着会出现一段消隐区,此区中有若干个复合脉冲(简称消隐脉冲),在这些脉冲中,有一个脉冲,它远宽于其他的消隐脉冲,该消隐脉冲称为场同步脉冲。场同步脉冲标志着新的一场的到来,不过,场消隐区恰好跨在上一场的结尾部分和下一场的开始部分,得等场消隐区过去,下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25幅图像,每幅又分奇、偶两场,先奇场后偶场,故每秒扫描50场图像。奇场时只扫描图像中的奇数行,偶场时则只扫描偶数行。如图3.1所示:

图3.1 摄像头视频信号

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图3.2 摄像头信号采集时序图

如图3.2所示:

(1)在采集时乎略TCLK,首先是因为它太快了,捕捉不到,另外也没有必要捕捉到它。采集图像时尽快地一个点一个点的取就行了,和模拟摄像头一样。

(2)VYNSC是判断是否一幅图像开始,周期是20mS, 其中高电平持续时间很短,忽略; HREF是判断是否一行图像的开始,周期是63us左右,其中高电平持续时间为40us,低电平持续时间23us ,那么可以算一下一场有多少行:20ms/63us=317,当然实际上没有这么多,消隐和无效信号去掉之后只有292行。

(3)必须明确:场中断要通过下降沿捕捉,行中断要通过上升沿捕捉。若用IRQ捕捉行中断必须加反相器。

(4)有效的灰度数据是在行中断之后的上升沿内,所以不要在行中断后的23US后全国大学生智能汽车邀请赛技术报告27 / 82采集,那是废数据。计算一下一行OV6620有多少个点: 40us/110ns=363消隐和无效信号去掉之后只有356个点。

3.4 图像处理

3.4.1 二值化算法

图像的二值化处理就是讲图像上的点的灰度置为0或255,也就是将整个图

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像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当得阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征得二值化图像。首先要把灰度图像二值化,得到二值化图像,这样子有利于图像进一步处理时,图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关,不再涉及像素的多级值,使处理变得简单,而且数据的处理和压缩量小。为了得到理想的二值图像,一般采用封闭、连通的边界定义不交叠的区域。所有灰度大于或等于阀值的像素被判定为属于特定物体,其灰度值为0表示,否则这些像素点被排除在物体区域以外,灰度值为1,表示背景或者例外的物体区域。因为赛道只有黑白两种颜色,其很容易分辨,采用二值化算法可以得到很好的效果,为了得到可靠的阀值,我们进行了大量的试验,最后得出了这个阀值为52,当小于这个阀值时,我们认定是检测到黑线,当大于这个阀值时,我们认为是检测到白线。图3.3为二值化后在串口上显示出来的图像。

图3.3 二值化后的图像

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3.4.2 黑线提取流程

黑线的提取我们参考了去年上海大学的黑线提取方法,在前十行采用边缘提取方法,十行以后的利用跟踪边缘提取方法。实验测得这种方法只要细节掌握好能够很好的提取出黑线。下面是具体的黑线提取方法。

如图3.4

图3.4黑线提取流程图

(1)、首先准备提取黑线

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(2)、用检测跳变的方法提取出前十行中每行的两个跳变点,然后求平均值就可以得到前十行的黑线位置。当搜索到多个跳变的时候,我们根据上一行跳变的位置确定出最优的那个跳变的位置作为本行的黑线跳变位置。当前十行都没有找到黑线的时候,我们就认为这幅图像的黑线丢失了,然后依据前一幅图像黑线的位置,给这幅图像的整体赋极值。当只有十行中的几行丢失时,我们就继续搜索黑线直道找完前十行位置。

(3)、当前十行黑线存在时,我们利用前十行黑线的位置确定第十一行黑线的位置,然后在这个区间搜索黑线,依次类推用前一行黑线的位置确定后一行黑线的位置,当本行黑线没有找到时,此行黑线位置保持上行的值,下行搜索的位置相应的扩大。有全国大学生智能汽车邀请赛技术报告连续3行黑线搜索不到十我们就认为黑线丢失,退出搜索。这样既可以去除干扰,还可以大大的提高算法的效率。值得注意的是:第十行和前一行第九行这个接口位置边缘确定非常重要,要考虑的非常全面,不然有可能就只能搜索到前十行的黑线,后面的黑线因为边缘的问题所有不到。

(4)、搜索完成后推出搜索。对搜索到的黑线进行中值滤波和限幅滤波。只要搜索范围合理,这种算法有很强的抗干扰能力,并且可以滤除十字交叉和三角黑区的干扰。

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