智能型動(dòng)態(tài)圖像追蹤自控車(chē)

　　.　軟件流程

　　1.為了加速運算，由硬件分別做了二值化和數據統計。
　　2.一開(kāi)始先搜尋目標標線(xiàn)位置。
　　3.找到標線(xiàn)后進(jìn)行動(dòng)態(tài)鎖定。
　　4.開(kāi)始判斷標線(xiàn)長(cháng)度，自控車(chē)是否在標線(xiàn)最近距離，若否，則判斷標線(xiàn)長(cháng)是否大于標框長(cháng)的70%，如果大于70%則放大標框。
　　5.由PIO送出前進(jìn)的控制信號給自控車(chē)。
　　6.若自控車(chē)在標線(xiàn)最近距離則判斷是否為左右轉標線(xiàn)，若是 則依標線(xiàn)左(右)轉，否則停止動(dòng)作。

　　.　硬件電路

　　(1) 雙CMOS 傳感器圖像擷取器件：通過(guò)Switch開(kāi)關(guān)來(lái)達到切換主畫(huà)面/子母畫(huà)面的功能，Frame的速度由其中一個(gè)CMOS 傳感器來(lái)主導，每一次CMOS 傳感器所輸出的數值為10bit，并同時(shí)輸出該pixel的x,y坐標，以利讀取。
　　(2) 多端口 SDRAM 控制器：通過(guò)六個(gè)FIFO來(lái)提供三讀三寫(xiě)的SDRAM控制器，每一個(gè)FIFO的大小為2KB，全利用M4K RAM來(lái)生成。
VGA 控制器 & 圖像處理：將SDRAM讀來(lái)的數值，配合適當的H_sync及V_sync信號一個(gè)一個(gè)把Pixel打出去，在這同時(shí)亦順便進(jìn)行X軸或Y軸的直方圖統計，并將結果存儲于另一個(gè)M4K RAM中，待NIOS需要時(shí)即可以馬上從此M4K RAM中讀到數值。

　　.　直流電機驅動(dòng)電路
我們使用全橋電路來(lái)控制輪子的正轉及反轉、Nios通過(guò)CAR_CMD[3..0]這個(gè)PIO來(lái)控制車(chē)體的運動(dòng)，CAR_CMD[1..0]為后輪的開(kāi)關(guān)，而CAR_CMD[3..2]為前輪的開(kāi)關(guān)，在圖十五中為一可控制電流正流或逆流的全橋電路開(kāi)關(guān)，而前輪也相同，其中詳細的控制命令，如表2所示。

表2  金橋電路控制命令




圖10  軟件流程圖

圖11  雙CMOS 傳感器模塊

圖12  6-ports SDRAM controlle

圖13  VGA controler & Image Processing模塊

圖14 后輪的全橋電路開(kāi)關(guān)

實(shí)境測試

　　在圖15中，智能型圖像追蹤車(chē)已鎖定特定的目標物了，并朝著(zhù)目標物前進(jìn)，圖中可以清楚地看出除了自色箭頭標志外，尚有許多其它的白色干擾物，如白色墻壁、面紙…等，而在圖16中是智能型圖像追蹤車(chē)的VGA輸出，可以清楚地看到圖中是二值化的圖像，并且已智能型圖像追蹤車(chē)已鎖定白色箭頭標志(綠框圍住)，在車(chē)體前進(jìn)時(shí)，綠框會(huì )自動(dòng)變大并鎖定白色箭頭。

圖15 智能型圖像追蹤車(chē)正朝著(zhù)目標物前進(jìn)


圖16 智能型圖像追蹤車(chē)前進(jìn)時(shí)鎖定的目標


圖17 智能型圖像追蹤車(chē)

結語(yǔ)

　　本設計使用兩顆嵌入式Nios軟核，通過(guò)快速設計且高集成性的Avalon總線(xiàn)，將復雜的外圍電路及數種內存模塊集成為車(chē)控平臺，通過(guò)Nios高性能的表現，可以很輕易地實(shí)現實(shí)時(shí)圖像處理及高速自動(dòng)控制的產(chǎn)品。圖17為最終設計成型的智能型圖像追蹤車(chē)。(本文有刪減，閱讀全文請訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站dyxdggzs.com)