一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括電源模塊、單片機(jī)控制模塊、圖像采集模塊、速度檢測(cè)模塊、舵機(jī)控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述圖像采集模塊主要由攝像頭、視頻分離電路和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，用于采集路徑信息，并進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，獲得單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)信息。方法通過對(duì)輸入原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)軌道中的黑線進(jìn)行檢測(cè)，確定前進(jìn)方向，并配合速度控制模塊，舵機(jī)控制模塊，電機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)智能車的自動(dòng)導(dǎo)航。經(jīng)驗(yàn)證該套算法能有效的檢測(cè)出軌道中黑線，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)有較好的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性，魯棒性。
【專利說明】一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，具體涉及到圖像處理的多種方法，適用于在有引導(dǎo)線的軌道中，自動(dòng)導(dǎo)航智能車。
【背景技術(shù)】
[0002]智能導(dǎo)航車是一種以電池為動(dòng)力，裝有非接觸導(dǎo)向裝置的無人駕駛自動(dòng)化搬運(yùn)車輛。該車視覺導(dǎo)引控制是利用CCD傳感器采集路面上條帶狀路徑標(biāo)線的圖像信息，由計(jì)算機(jī)處理后識(shí)別出路徑，然后根據(jù)車輛與路徑標(biāo)線之間的相對(duì)位置偏差控制車輛的運(yùn)行方向，保證導(dǎo)航車沿著路徑標(biāo)線運(yùn)行。相比其他傳統(tǒng)的導(dǎo)引方式，視覺導(dǎo)引引導(dǎo)路徑的設(shè)置和變更具有簡(jiǎn)單方便、成本低和易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車系統(tǒng)及方法。
[0004]技術(shù)方案:一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括電源管理模塊、單片機(jī)控制模塊、圖像采集模塊、速度檢測(cè)模塊、舵機(jī)控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0005]圖像采集模塊主要由攝像頭、視頻分離電路和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，用于采集路徑信息，并進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，獲得單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)信息。
[0006]單片機(jī)控制模塊是系統(tǒng)的核心，它接收?qǐng)D像采集模塊和測(cè)速檢測(cè)模塊采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取道路信息，根據(jù)道路信息驅(qū)動(dòng)舵機(jī)控制模塊和電機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)舵機(jī)和電機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能車的方向控制和速度控制。
[0007]速度檢測(cè)模塊使用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，并進(jìn)行速度反饋，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0008]電源模塊由幾路相互獨(dú)立的穩(wěn)壓電源構(gòu)成，為上述模塊提供需要的電壓環(huán)境。
[0009]圖像采集模塊采用的模擬CCD攝像頭每秒掃描25幅圖像，每幅又分為奇偶兩場(chǎng)，采用的視頻分離電路是LM1881視頻同步信號(hào)分離芯片。
[0010]所述電機(jī)控制模塊和舵機(jī)控制模塊，采用的是全橋驅(qū)動(dòng)器TD340驅(qū)動(dòng)，由4只MOSFET搭建的H橋式電路，功耗低，穩(wěn)定性強(qiáng)。
[0011]一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航方法，包括如下步驟:
[0012]步驟1，初始化設(shè)置，設(shè)定自動(dòng)導(dǎo)航車運(yùn)行速度、方向等參數(shù)，打開中斷。
[0013]步驟2，采集整幅圖像，關(guān)閉C⑶中斷，對(duì)整幅圖像進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和圖像處理，提取指引線信息，確定指引線坐標(biāo)位置。
[0014]步驟3，開CXD中斷，利用單片機(jī)處理提取的道路信息，用于舵機(jī)控制和速度控制，同時(shí)處理下一場(chǎng)圖像。
[0015]利用最大類方差的方法確定最佳閾值，從圖像中分離出黑色指引線，圖像二值化關(guān)鍵是閾值的確定，可根據(jù)下列的閾值處理來進(jìn)行:
【權(quán)利要求】
1.一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:包括電源模塊、單片機(jī)控制模塊、圖像采集模塊、速度檢測(cè)模塊、舵機(jī)控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述圖像采集模塊主要由攝像頭、視頻分離電路和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，用于采集路徑信息，并進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，獲得單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)控制模塊接收?qǐng)D像采集模塊和測(cè)速檢測(cè)模塊采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取道路信息，根據(jù)道路信息使舵機(jī)控制模塊和電機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)舵機(jī)和電機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能車的方向控制和速度控制。
3.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述速度檢測(cè)模塊使用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，并進(jìn)行速度反饋，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述電源管理模塊由幾路相互獨(dú)立的穩(wěn)壓電源構(gòu)成，分別為單片機(jī)控制模塊、圖像采集模塊、速度檢測(cè)模塊、舵機(jī)控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供需要的電壓環(huán)境。
5.如權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集模塊采用的模擬CCD攝像頭每秒掃描25幅圖像，每幅又分為奇偶兩場(chǎng)，圖像采集模塊采用的視頻分離電路是LM1881視頻同步信號(hào)分離芯片。
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)控制模塊和舵機(jī)控制模塊，采用的是全橋驅(qū)動(dòng)器TD340驅(qū)動(dòng)，由4只MOSFET搭建的H橋式電路。
7.一種基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，初始化設(shè)置，設(shè)定參數(shù)，打開中斷；. 步驟2，采集整幅圖像，關(guān)閉C⑶中斷，對(duì)整幅圖像進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和圖像處理，提取指引線信息，確定黑線位置； 步驟3，開CCD中斷，利用單片機(jī)處理提取的道路信息，用于舵機(jī)控制和速度控制，同時(shí)處理下一場(chǎng)圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的基于攝像頭的自動(dòng)導(dǎo)航車的導(dǎo)航方法，其特征在于，利用最大類方差的方法確定最佳閾值，從圖像中分離出黑色指引線，圖像二值化關(guān)鍵是閾值的確定，可根據(jù)下列的閾值處理來進(jìn)行:
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103472824SQ201310385693
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】李東新, 舒欣 申請(qǐng)人:河海大學(xué)