嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人視覺中的應(yīng)用嵌入式課程設(shè)計-預(yù)覽頁
【正文】 配算法，主要包括模板匹配算法、序貫相似性檢測算法（SSDA）、幅度排序相關(guān)算法、FFT相關(guān)算法、分層搜索序貫判決算法等。 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖我們選擇以三星公司的 S3C44BOX 嵌入式微處理器為核心構(gòu)建硬件系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)將圖像處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的電壓和電流，實現(xiàn)對機(jī)器人本體中的電機(jī)進(jìn)行伺服控制。我們采用三星公司的S3C44BOX 微處理器，這是專為手持設(shè)備和一般嵌入式應(yīng)用提供的高性價比和高性能的微控制器解決方案。 存儲系統(tǒng)的設(shè)計 S3C44B0X 微處理器存儲系統(tǒng)的特征 S3C44B0X 微處理器的存儲系統(tǒng)具有以下一些主要特征 ： 支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲的大/小端選擇（通過外部引腳進(jìn)行選擇）； 地址空間：具有8 個存儲體，每個存儲體可達(dá)32MB，總共可達(dá)256MB；對所有存儲器的訪問大小均可進(jìn)行改變（8 位/16 位/32 位）； 8 個存儲體中，Bank0～Bank5 可支持 ROM、SRAM；BankBank7 可支持ROM、SRAM 和FP/EDO/SDRAM 等； 7 個存儲體的起始地址固定，1 個存儲體的起始地址可變（即Bank7 的存儲起始位置根據(jù)實際系統(tǒng)配置而定）。系統(tǒng)上電以后，PC 指針自動指向Bank0 的第一個單元，開始進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)初始化。 圖像采集模塊圖像采集模塊負(fù)責(zé)圖像的采集，是機(jī)器人視覺的輸入。JPEG300 將原始圖像壓縮為JPEG 格式，采用的是標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法。 CAPMODE＝1，則輸出圖像分辨率為320240。JPEG300 所示。驅(qū)動板上的控制接口主要分為兩組，其中IN0、INMOTOR1 為一組，ININMOTOR2為另一組。為了正確的獲得圖像數(shù)據(jù)，需要對JPEG300 數(shù)碼相機(jī)的時序進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)輸出速度約為22K 字節(jié)/秒。隨后，JPEG300 將重新回到預(yù)備狀態(tài)。 設(shè)置JPEG300 的采集模式，然后使能數(shù)據(jù)采集 CAPMODE＝0，輸出圖像分辨率為160128； CAPEN＝1，允許輸出圖像數(shù)據(jù)。 S3C44B0X 微處理器的中斷禁止 首先 INT2 中斷禁止，然后清除INT2 的中斷掛起狀態(tài)，禁止響應(yīng)JPEG300的圖像數(shù)據(jù)傳輸中斷請求。 JPEG 圖像壓縮與解壓縮 壓縮編碼大致分成三個步驟： 使用正向離散余弦變換(forward discrete cosine transform，F(xiàn)DCT)把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。 JPEG 所示： JPEG 壓縮、解壓縮算法框圖 離散余弦變換(DCT)：對每個單獨的彩色圖像分量，把整個分量圖像分成88 的圖像塊，并作為兩維離散余弦變換DCT 的輸入，通過DCT 變換，把能量集中在少數(shù)幾個系數(shù)上。在子圖中 隨機(jī)選取像點，計算它同T 中對應(yīng)點的誤差 ，然后把這點的差值同其他點對的差值累加起來，直到累加 r 次誤差超過則停止累加， 并記下累加次數(shù)r，定義SSDA 的檢測曲面為 () 把I (i, j ) 值最大的點定位匹配點，因為在這一點上需要很多次累加才能使總誤差超過。在該模型中，紅、綠、藍(lán)三種基色分別用256 個階調(diào)數(shù)值來度量，不同階調(diào)數(shù)值的這三種基色的組合，便形成了色彩豐富的顏色空間。式中，模板大小為， , , 分別表示每個像素在不同顏色空間的的階調(diào)值。在每一個分段內(nèi)，采用比例控制器，其控制規(guī)律為： (） 式中， u(t) ：控制器的輸出，這里為PWM 信號； e(t) ：控制器的輸入，這里為給定目標(biāo)對于機(jī)器人視野中心的偏差值； Kp ：比例系數(shù)，根據(jù)分段的不同取值不同。 經(jīng)過計算， 所示。圖像處理中的算法還可以深入研究，提出更快更好的適應(yīng)嵌入式圖像處理需要的算法，甚至可以考慮將圖像處理算法“軟件硬件化”，即將算法用專用的硬件邏輯實現(xiàn)（如FPGA），這樣可以更進(jìn)一步地提高系統(tǒng)的實時性。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的工作，實現(xiàn)了跟蹤簡單場景中的靜止目標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的目的。 九、參考文獻(xiàn)[1] 劉富強(qiáng)等 數(shù)字視頻圖像處理與通信 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 王田苗 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實例開發(fā)——基于ARM 微處理器與uC/OSII 實時操作系統(tǒng)（第2 版） 清華大學(xué)出版社 [3] 陳章龍等 嵌入式技術(shù)與系統(tǒng)——Intel Xscale 結(jié)構(gòu)與開發(fā) 北京航空航天大學(xué)出版社 [4] 雷亞平, 沈春林等 嵌入式系統(tǒng)的組成、設(shè)計與調(diào)試 航空計算技術(shù) 2003 [5] 張連明,霍迎輝 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) 國外電子元器件 2004 pp2021 [6] 周立功 ARM 微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn) 北京航空航天大學(xué)出版社 [7] 杜春雷
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