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)-在線瀏覽
2025-08-04 00:58本頁面
【正文】 一般包括光源濾波、視覺傳感、距離測定等） 圖像處理部分（負(fù)責(zé)將獲取的大量物體信息進(jìn)行提取和處理，包括圖像邊緣的檢測、連接、光滑和輪廓的編碼，圖像匹配等，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給其他設(shè)備） 圖像存儲部分（主要擔(dān)任數(shù)據(jù)的保存工作） 圖像輸出部分（主要是將物體的信息顯示于屏幕上，同時(shí)將信息傳送到機(jī)器人的主控系統(tǒng)，機(jī)器人根據(jù)所得信息便可進(jìn)行相應(yīng)的閉環(huán)控制) 機(jī)器人視覺中的圖像處理技術(shù) 機(jī)器人視覺中的圖像處理技術(shù)包括圖像數(shù)據(jù)編碼和傳輸、圖像增強(qiáng)與平滑、特征抽取、圖像識別與理解、圖像匹配等內(nèi)容。 圖像的增強(qiáng)與平滑 圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺質(zhì)量。 圖像的匹配 現(xiàn)已提出了眾多匹配算法，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。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)。 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)。 針對機(jī)器人視覺導(dǎo)航的特殊應(yīng)用，在通用的硬件平臺上，增加了相應(yīng)的圖像采集模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊等外圍器件。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(shí)現(xiàn)對機(jī)器人本體中的電機(jī)進(jìn)行伺服控制。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。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(jià)比和高性能的微控制器解決方案。同時(shí)，該微處理器集成了一系列完整的通用外圍器件。 存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(gè)存儲體，每個(gè)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(gè)存儲體中，Bank0～Bank5 可支持 ROM、SRAM；BankBank7 可支持ROM、SRAM 和FP/EDO/SDRAM 等； 7 個(gè)存儲體的起始地址固定，1 個(gè)存儲體的起始地址可變（即Bank7 的存儲起始位置根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)配置而定）。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。系統(tǒng)上電以后，PC 指針自動指向Bank0 的第一個(gè)單元，開始進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)初始化。 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。 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。硬件可提供圖像捕獲、定時(shí)和控制功能；驅(qū)動軟件通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 API 接口對硬件進(jìn)行操作；應(yīng)用軟件可以將硬件和驅(qū)動軟件結(jié)合到特定應(yīng)用的解決方案中，完成特定的功能需求。JPEG300 將原始圖像壓縮為JPEG 格式，采用的是標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法。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。 CAPMODE＝1，則輸出圖像分辨率為320240。 CAPEN＝1，則允許輸出圖像。JPEG300 所示。這一部分是嵌入式系統(tǒng)針對機(jī)器人導(dǎo)航而做的特殊設(shè)計(jì)。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。 電機(jī)驅(qū)動模塊與S3C44BOX 所示： 電機(jī)驅(qū)動模塊與系統(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)。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(shí)序進(jìn)行分析。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。數(shù)據(jù)輸出速度約為22K 字節(jié)/秒。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。隨后，JPEG300 將重新回到預(yù)備狀態(tài)。 JPEG300 數(shù)碼相機(jī)時(shí)序圖 圖像采集驅(qū)動程序 所示： 圖像采集驅(qū)動程序和中斷服務(wù)程序流程圖 現(xiàn)對程序流程做簡要說明： S3C44B0X 微處理器與JPEG30
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