TRICON控制器8110主车体纵向俯仰摆角是两侧摇臂机构纵向俯仰摆角的均化值,有效减小了主车体因地形
变化所受到的扰动。基于以上特点,机器人具有多种机动性,能实现全方位、爱克曼和双爱
克曼等机动模式,并且能在崎岖地面有效前行[5]。机器人车载传感器有视觉摄像头,编码器
,嵌入式计算机以及加速度计等。图像处理任务时实时并在车载上完成。
2.2 彩色视觉系统
本文的移动机器人采用的视觉系统是基于CMUcam3摄像头,它由卡耐基梅隆大学开发。是一
个低成本、可编程、适合实时处理的嵌入式彩色视觉系统。它包括三个主要构件:COMS光学
传感器,先进先出队列和TRICON控制器8110处理器。该连接方式允许能从摄像头的视频流中直接提
取出数据,然后传递给车载计算机用于后续数据处理。它通过标准的RS232串行端口和车载
计算机相连。
视觉系统固定在一个云台机构上,一起安装位于机器人的前上端,如图3所示。云台包括两个
配件,底层配件由一伺服电机驱动,能在y方向上转动180°;上层配件由另一伺服电机驱动,
能在x方向上转动180°;云台采用的Hitec伺服电机能在很快速率下带动轻质量的视觉摄像
头运动,从而保持摄像头持续瞄准目标。伺服电机的脉冲宽度范围是0.5ms和2.5ms。两伺服
电机由USBSSC32路舵机控制板单独控制。
图3 彩色视觉系统
3 目标瞄准方法
视觉系统的一个主要功能是颜色跟踪。颜色跟踪是指在图像中分割出指定颜色,提取出图像
中该颜色所占区域位置信息。本文的物体检测算法是基于通过区域分析后的彩色图像分割
。视场中的颜色区域分析提供了光谱信息和空间信息,它可以用来结合时间帧信息来达到实
时跟踪。摄像头的分辨率为88x143,能够以每秒50帧跟踪指定颜色。它实时采取图像然后通
过使用自身处理器快速计算这些图像中的相关数据。基于识别方法的差别,视觉跟踪可以分
为基于图像分割的跟踪、基于活动轮廓的跟踪和基于模板匹配的区域跟踪。基于图像分割
的跟踪方法一直是视觉跟踪的主要方法,分割的线索包括了图像强度、颜色、运动、灰度直
方图等,依据给定的特征将目标区域从图像中分割出来[6]。本文采用基于物体颜色和形状
的图像识别方法。该方法的优点是识别速度快,结果较准确,对光线、颜色变化适应性较好,
适合运动系统进行视觉伺服控制。HSV空间的各个分量是相互独立的,对同一颜色属性的物
体,具有比较稳定的数值变化范围。它将颜色与饱和度和亮度分开,是图像分割中常用的模
型[7]。
视觉系统内嵌处理器,完成图像的处理。提取图像RGB值,内嵌处理器将彩色图像转化为HSV
模型,对其H、S两个分量分别做直方图,得到选定物体区域的H、S阈值。设定<H<,<S<1。其
中,、分别为区域图像色调的最小阈值和最大阈值,为区域图像饱和度的最小阈值。内嵌处
理器实时采集图像,每幅图像都与该阈值进行比较,剔除背景,分割出跟踪物体。然后对图像
进行二值化、滤波和膨胀算法得到物体的中心坐标,并输出图像处理数据。该数据包中包含
跟踪物体的中心坐标(和),区域框,识别出物体的标志T。移动机器人颜色跟踪和视觉瞄准目
标中心的工作步骤如图4所示:
(1) 首先设定HSV模型的H和S的阈值。车载计算机周期性发送分割命令给视觉系统计算机;
(2) 待图像处理完,视觉系统返回数据包给计算机,其中包含目标中心在图像平面的坐标,
可以直接用来跟踪物体;基于以上特点,机器人具有多种机动性,能实现全方位、爱克曼和双
爱克曼等机动模式,并且能在崎岖地面有效前行[5]。机器人车载传感器有视觉摄像头,编码
器,嵌入式计算机以及加速度计等。图像处理任务时实时并在车载上完成。
2.2 彩色视觉系统
本文的移动机器人采用的视觉系统是基于CMUcam3摄像头,它由卡耐基梅隆大学开发。是一
个低成本、可编程、适合实时处理的嵌入式彩色视觉系统。它包括三个主要构件:COMS光学
传感器,先进先出队列和60 MHz ARM处理器。该连接方式允许能从摄像头的视频流中直接提
取出数据,然后传递给车载计算机用于后续数据处理。它通过标准的RS232串行端口和车载
计算机相连。
视觉系统固定在一个云台机构上,一起安装位于机器人的前上端,如图3所示。云台包括两个
配件,底层配件由一伺服电机驱动,能在y方向上转动180°;上层配件由另一伺服电机驱动,
能在x方向上转动180°;云台采用的Hitec伺服电机能在很快速率下带动轻质量的视觉摄像
头运动,从而保持摄像头持续瞄准目标。伺服电机的脉冲宽度范围是0.5ms和2.5ms。两伺服
电机由USBSSC32路舵机控制板单独控制。
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