基于CMOS传感器的智能循迹小车图像识别技术研究

第22卷　第4期2009年4月

传感技术学报

CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS

Vol.22　No.4Apr.2009

ResearchonImageAcquisitionoftheSelf2TracingCarBasedonCMOSCameraSensor

WANGZi2hui,YEYun2yue

3

(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)

Abstract:Aself2tracingsmartcarsystemcontainingacoreofHCS12MCUcontrolunitofFreescaleispro2posed.Inordertotracethetrackasfastaspossible,itisnecessaryforthecartogetpromptturningactionandrapidaccelerationresponse.Thosepropertiesdependoneffectiveimageacquisitionandprocessing.AcquiringusefulinformationprovidedbyaCMOScamera,thesystemcanrecognizethetrackandgiveproperparametersoftheracewaycurve,thenchooseoptimizedcontrolalgorithmforimageacquisition,noisefiltering,shapereforming,fuzzylogicalcontrolandmemorymethodstomakeprecisecontrolofser2voanddrivermotors.Experimentresultsdemonstratethatthissmartcarhasagoodabilitytoregulatedi2rectionandtoresponsetheaccelerationquickly,andthesystemisalsostableandhassatisfactorydynamicperformanceandrobustness.

Keywords:imageprocessing;imageacquisitiontechnology;sampleandfilteralgorithm;imagerestora2tion;CMOScamerasensorEEACC:6140C

基于CMOS,叶云岳3

(浙江大学电气工程学院,杭州310027)

摘　要:介绍了一种以Freescale公司HCS12单片机为核心控制单元的智能自循迹小车系统。为了使小车能沿既定轨迹快

速行进,需要有灵敏的转向和快速的加减速响应,这取决于快速有效的图像提取和处理技术。该系统利用CMOS黑白摄像头获取图像对跑道路径进行识别,获得合适的轨迹参数,并通过图像滤波整形、轨迹提取、模糊控制、道路记忆等优化算法实现对舵机和驱动电机的精确控制,从而使得行进中的小车具有良好的转向调节能力和加减速响应。实验结果表明,该套设计方案简单可靠,具有较好的动态性能和鲁棒性,能使小车在风云变幻的大赛中跑出令人满意的成绩。

关键词:图像处理;图像识别技术;采样与滤波算法;图像还原;CMOS摄像头中图分类号:TN911.73　　文献标识码:A　　文章编号:100421699(2009)0420484205　　自循迹小车是一套通过传感器感知外部信息,经控制单元分析处理数据并向执行机构发出动作指令,以实现沿既定轨迹行进的智能系统。它有两套执行机构:后轮驱动直流电机和前轮转向伺服电机(舵机)。为了能够实现循迹功能并降低系统的复杂性,本系统采用一款16bit单片机MC9S12DG128B作为控制器核心,输出两路PWM信号,通过调节占空比来控制后轮电机的驱动和前轮舵机的转向。因此,赛车的操控性直接与控制器的响应速度和输出精度有关,而精确实时的PWM输出信号依赖于从

收稿日期:2008211203　　修改日期:2009202218

传感器获得可靠的赛道信息,并由程序算法对系统参数进行整定及优化。

智能车循线方案一般采用红外光电管和摄像头两类传感器。摄像头方案的优势在于较大的前瞻距离和丰富的赛道信息,这有利于行进中的赛车提前预知赛道情况,从而实现高速过弯和抄近道。然而丰富的赛道信息造成数据采集量大,处理时间长,并且摄像头易受光线和赛道背景的干扰,因此对系统的控制策略要求较高。

本文介绍的方案采用面阵式CMOS黑白摄像