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(jì)(存儲版)
【正文】 )本系統(tǒng)中所采用的圖像匹配算法是序貫相似性檢測算法SSDA 算法，它是利用模板不在匹配點(diǎn)上時(shí)，累計(jì)誤差增長很快；反之，則增長緩慢這一特性，從而較快的剔除不匹配點(diǎn)，減少運(yùn)算量，從而提高了搜索速度。對于彩色圖像匹配，由于模板圖像中 RGB 分量各自所占的比重不同，因此對圖像匹配結(jié)果的影響也應(yīng)該不同。 六、仿真調(diào)試分析靜態(tài)圖像偏移實(shí)驗(yàn)： 本課題的圖像匹配跟蹤算法是應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中的。 開發(fā)過程中，采用了先將算法和程序在PC 機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)，調(diào)試驗(yàn)證無誤后再移植到嵌入式系統(tǒng)中的方法，有效地解決了嵌入式軟件開發(fā)調(diào)試?yán)щy的問題，提高了軟件開發(fā)的效率。在嵌入式操作系統(tǒng)方面，選擇uC/OSII 作為研究的重點(diǎn)，對uC/OSII 的特點(diǎn)和內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究分析，從而保證了能夠充分利用其特性，順利地開發(fā)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，并針對S3C44BOX 微處理器編寫了特定的移植程序。在嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計(jì)上，可以選擇運(yùn)算速度更快、功能更強(qiáng)大，特別是選用帶有 DSP 協(xié)處理器的微處理器。 所示： 圖像處理模塊流程圖 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制軟件模塊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制軟件模塊采用基于分段控制思想的比例控制器，根據(jù)偏差值的大小，分為不同的控制段。 彩色圖像的RGB 彩色空間采用三種基本顏色R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）的不同比例組合，合成所需要的任意顏色。 JPEG 解壓縮主要包括以下三個(gè)步驟： 使用熵解碼器對壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼； 對熵解碼器生成的數(shù)據(jù)根據(jù)量化表進(jìn)行逆量化處理，生成圖像數(shù)據(jù)的頻率域的表示； 對圖像的頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向離散余弦變換(Inverse discrete cosine transform，IDCT)，從而恢復(fù)出圖像數(shù)據(jù)的空間域表示。 JPEG300 的數(shù)據(jù)采集禁止 保持CAPMODE＝0 不變，輸出圖像分辨率為160128； CAPEN＝0，禁止輸出圖像數(shù)據(jù)。S3C44B0X 微處理器還應(yīng)該對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，當(dāng)收到“0xFF”、“0xD9”時(shí)，表明文件結(jié)束，本次采集過程完成。 基于機(jī)器人視覺系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)，對軟件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了劃分， 所示： 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的軟件總體結(jié)構(gòu)圖 圖像采集軟件模塊 這是機(jī)器人視覺的輸入模塊，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)JPEG300 數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行圖像采集。 JPEGD0…JPEGD7 并行數(shù)據(jù)輸出8 位的圖像數(shù)據(jù) JPEGINT 從JPEG300 到微處理器的中斷信號。 本次課題選用了武漢萬德數(shù)碼技術(shù)有限公司開發(fā)的JPEG300 數(shù)碼相機(jī)模塊， JPEG300 數(shù)碼相機(jī)將視頻捕捉、視頻壓縮、8 位數(shù)據(jù)接口等功能集成在一塊電路板上，可以滿足各種嵌入式系統(tǒng)的要求。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)大容量的內(nèi)存，配置了2MB的FLASH 存儲器以及8MB的SDRAM存儲器，具體配置如下： 存儲系統(tǒng)配置 Bank0 上的2MB FLASH 存儲器用于保存嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序，相當(dāng)于電子硬盤的功能。 系列微處理器的選擇 嵌入式微處理器的選擇是整個(gè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的核心。四、系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由嵌入式微處理器、存儲系統(tǒng)、圖像采集模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)通信模塊等幾個(gè)部分構(gòu)成， 所示。 所示： 機(jī)器人視覺系統(tǒng) 從功能上來劃分，機(jī)器人的視覺系統(tǒng)由圖像輸入、圖像處理、圖像存儲和圖像輸出四部分組成。研究成果可推廣到其他小型和微型機(jī)器人的視覺引導(dǎo)、智能交通、視覺監(jiān)控產(chǎn)品、智能玩具等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。加拿大 UBC 大學(xué)的Stephen 和David 通過特征跟蹤來實(shí)現(xiàn)基于三目視覺的定位與地圖構(gòu)造。從20 世紀(jì)60 年代開始，人們便著手研究機(jī)器人的視覺系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)作用與目的 機(jī)器人視覺是一門新興的發(fā)展迅速的學(xué)科。美國CMU 等人研制的第二代博物館導(dǎo)游機(jī)器人Minerva，基于雙目視覺通過搜索并識別室內(nèi)天花板上的吊頂來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航。目前，機(jī)器人視覺相關(guān)研究工作已經(jīng)在各個(gè)高校得到了廣泛地開展，如何在機(jī)器人研究中采用新技術(shù)、新方法，提高科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為研究重點(diǎn)。 機(jī)器人視覺系統(tǒng)極其組成 機(jī)器人視覺是要通過圖像定位、圖像理解，向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)反饋目標(biāo)或自身的狀態(tài)與位置信息。任何一種匹配算法的總計(jì)算量都是由相關(guān)運(yùn)算的計(jì)算量與搜索的位置之積所決定的，即：總計(jì)算量 ＝ （相關(guān)運(yùn)算的計(jì)算量）（搜索位置數(shù)）因此，減少總的計(jì)算量有兩種基本的方法：一種是減少相關(guān)運(yùn)算的計(jì)算量，以采用粗——精兩級或多級匹配實(shí)現(xiàn)；另一種是減少搜索的位置數(shù)。課題中主要使用RS232 接口進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)和PC 機(jī)的數(shù)據(jù)通信，完成將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C 機(jī)上進(jìn)行分析和系統(tǒng)調(diào)試的目的。此外，還要保存圖像采集模塊獲得的原始圖像數(shù)據(jù)，以及圖像處理模塊進(jìn)行圖像處理時(shí)的中間運(yùn)算結(jié)果。硬件可提供圖像捕獲、
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