智能型動態(tài)圖像追蹤自控車

　　.　軟件流程

　　1.為了加速運(yùn)算，由硬件分別做了二值化和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
　　2.一開始先搜尋目標(biāo)標(biāo)線位置。
　　3.找到標(biāo)線后進(jìn)行動態(tài)鎖定。
　　4.開始判斷標(biāo)線長度，自控車是否在標(biāo)線最近距離，若否，則判斷標(biāo)線長是否大于標(biāo)框長的70%，如果大于70%則放大標(biāo)框。
　　5.由PIO送出前進(jìn)的控制信號給自控車。
　　6.若自控車在標(biāo)線最近距離則判斷是否為左右轉(zhuǎn)標(biāo)線，若是 則依標(biāo)線左(右)轉(zhuǎn)，否則停止動作。

　　.　硬件電路

　　(1) 雙CMOS 傳感器圖像擷取器件：通過Switch開關(guān)來達(dá)到切換主畫面/子母畫面的功能，F(xiàn)rame的速度由其中一個CMOS 傳感器來主導(dǎo)，每一次CMOS 傳感器所輸出的數(shù)值為10bit，并同時輸出該pixel的x,y坐標(biāo)，以利讀取。
　　(2) 多端口 SDRAM 控制器：通過六個FIFO來提供三讀三寫的SDRAM控制器，每一個FIFO的大小為2KB，全利用M4K RAM來生成。
VGA 控制器 & 圖像處理：將SDRAM讀來的數(shù)值，配合適當(dāng)?shù)腍_sync及V_sync信號一個一個把Pixel打出去，在這同時亦順便進(jìn)行X軸或Y軸的直方圖統(tǒng)計，并將結(jié)果存儲于另一個M4K RAM中，待NIOS需要時即可以馬上從此M4K RAM中讀到數(shù)值。

　　.　直流電機(jī)驅(qū)動電路
我們使用全橋電路來控制輪子的正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)、Nios通過CAR_CMD[3..0]這個PIO來控制車體的運(yùn)動，CAR_CMD[1..0]為后輪的開關(guān)，而CAR_CMD[3..2]為前輪的開關(guān)，在圖十五中為一可控制電流正流或逆流的全橋電路開關(guān)，而前輪也相同，其中詳細(xì)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 后輪的全橋電路開關(guān)

實(shí)境測試

　　在圖15中，智能型圖像追蹤車已鎖定特定的目標(biāo)物了，并朝著目標(biāo)物前進(jìn)，圖中可以清楚地看出除了自色箭頭標(biāo)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已鎖定白色箭頭標(biāo)志(綠框圍住)，在車體前進(jìn)時，綠框會自動變大并鎖定白色箭頭。

圖15 智能型圖像追蹤車正朝著目標(biāo)物前進(jìn)


圖16 智能型圖像追蹤車前進(jìn)時鎖定的目標(biāo)


圖17 智能型圖像追蹤車

結(jié)語

　　本設(shè)計使用兩顆嵌入式Nios軟核，通過快速設(shè)計且高集成性的Avalon總線，將復(fù)雜的外圍電路及數(shù)種內(nèi)存模塊集成為車控平臺，通過Nios高性能的表現(xiàn)，可以很輕易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時圖像處理及高速自動控制的產(chǎn)品。圖17為最終設(shè)計成型的智能型圖像追蹤車。(本文有刪減，閱讀全文請訪問網(wǎng)站www.104case.com)