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)-wenkub.com
2025-06-14 00:58 本頁面
【正文】 在硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，選擇了一款通用并且功能強(qiáng)大的微處理器S3C44BOX 為中心，并針對(duì)機(jī)器人視覺導(dǎo)航的特殊應(yīng)用，增加了相應(yīng)的圖像采集模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等外圍器件，從而搭建了一個(gè)具有一定通用性又針對(duì)機(jī)器人視覺系統(tǒng)特殊需要的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)。并且在開發(fā)過程中，采用模塊化的思想，編寫的軟件層次結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊具有高內(nèi)聚低耦合的特征，使整個(gè)系統(tǒng)具有良好的靈活性和開放性，便于進(jìn)一步的擴(kuò)展和升級(jí)。 圖像匹配跟蹤結(jié)果七、設(shè)計(jì)中的問題及解決方法本課題的研究成果只是初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人視覺的功能，還有許多需要完善和改進(jìn)的地方。我們首先在PC 機(jī)上，利用 VC++編寫算法程序，對(duì)該算法進(jìn)行修改調(diào)試，直至達(dá)到期望的目標(biāo)功能后，再將其移植到嵌入式系統(tǒng)中，從而保證開發(fā)效率。 圖像處理模塊的設(shè)計(jì)圖像處理模塊的任務(wù)是，通過對(duì)圖像采集模塊獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到給定目標(biāo)相對(duì)于機(jī)器人視野中心位置的偏移值，從而給機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制軟件模塊提供指導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的依據(jù)。模板圖像中比重大的彩色分量應(yīng)該在匹配過程中起相對(duì)重要的作用，而比重小的彩色分量在匹配過程中所起的作用相對(duì)較小。針對(duì)彩色圖像匹配的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的SSDA 算法作了進(jìn)一步的改進(jìn)。 設(shè)模板T在被搜索圖S上平移，模板覆蓋下的那塊搜索圖叫做子圖，i,j是這塊子圖的左上角像素點(diǎn)在S 中的坐標(biāo)，叫做參考點(diǎn)。 使用霍夫曼可變字長編碼器對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行編碼。 循環(huán)至第 2 步，直至達(dá)到指定的跟蹤次數(shù)。JPEG300的中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)中斷數(shù)據(jù)的接收、中斷信號(hào)的清除等操作。 JPEG300 數(shù)碼相機(jī)時(shí)序圖 圖像采集驅(qū)動(dòng)程序 所示： 圖像采集驅(qū)動(dòng)程序和中斷服務(wù)程序流程圖 現(xiàn)對(duì)程序流程做簡要說明： S3C44B0X 微處理器與JPEG300 的I/O 接口初始化包括： GPC 口初始化，GPCGPC7 配置為輸出口，初始化為低電平，上拉電阻全部有效；GPD 口初始化，GPD 口全部配置為輸入口，初始化為低電平，上拉電阻全部有效；GPG 口初始化，GPG2 配置為功能口 INT2，作為外部中斷信號(hào)的輸入引腳，上拉電阻無效，上升沿觸發(fā)。S3C44B0X 微處理器將接收到的“0xFF”、“0xD8”和“0xFF”、“0xD9”以及它們之間的數(shù)據(jù)按順序保存下來，就得到了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的JPEG 文件。初始化完成后進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)，JPEG300 循環(huán)檢測采集使能 CAPEN 引腳。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與S3C44BOX 所示： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與系統(tǒng)的接口五、機(jī)器人視覺的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 機(jī)器人視覺的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是，使得給定目標(biāo)始終位于機(jī)器人圖像視野的中央位置，保證穩(wěn)定地跟蹤給定目標(biāo)。這一部分是嵌入式系統(tǒng)針對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航而做的特殊設(shè)計(jì)。 CAPEN＝1，則允許輸出圖像。JPEG300的數(shù)據(jù)輸出速度是大致恒定的，因此其圖像輸出幀速取決于單幀圖像的數(shù)據(jù)量，對(duì)于中等復(fù)雜圖像，320240模式時(shí)約可達(dá)到3幀/秒的幀速，160128模式時(shí)約可達(dá)到6幀/秒的幀速。硬件可提供圖像捕獲、定時(shí)和控制功能；驅(qū)動(dòng)軟件通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 API 接口對(duì)硬件進(jìn)行操作；應(yīng)用軟件可以將硬件和驅(qū)動(dòng)軟件結(jié)合到特定應(yīng)用的解決方案中，完成特定的功能需求。 Bank6上的8MB SDRAM作為系統(tǒng)內(nèi)存，由于只有Bank6/Bank7 能支持SDRAM， 所以將SDRAM 接在Bank6 上。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。同時(shí)，該微處理器集成了一系列完整的通用外圍器件。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。 針對(duì)機(jī)器人視覺導(dǎo)航的特殊應(yīng)用，在通用的硬件平臺(tái)上，增加了相應(yīng)的圖像采集模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等外圍器件。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(jí)或多級(jí)匹配實(shí)現(xiàn)；另一種是減少搜索的位置數(shù)。 圖像的增強(qiáng)與平滑 圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺質(zhì)量。 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。 主要研究uC/OSII嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)特性，并完成其在S3C44B0X微處理器上的移植，從而搭建一個(gè)完善的嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)。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)。發(fā)達(dá)國家如美國、日本、德國、法國等都投入了大量的人力物力進(jìn)行研究，近年來已經(jīng)在機(jī)器人視覺的某些方面獲得了突破性的進(jìn)展，機(jī)器人視覺在實(shí)際車輛上的
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1