TRICON控制器8110主車體縱向俯仰擺角是兩側搖臂機構縱向俯仰擺角的均化值,有效減小了主車體因地形
變化所受到的擾動。基于以上特點,機器人具有多種機動性,能實現全方位、愛克曼和雙愛
克曼等機動模式,并且能在崎嶇地面有效前行[5]。機器人車載傳感器有視覺攝像頭,編碼器
,嵌入式計算機以及加速度計等。圖像處理任務時實時并在車載上完成。
2.2 彩色視覺系統(tǒng)
本文的移動機器人采用的視覺系統(tǒng)是基于CMUcam3攝像頭,它由卡耐基梅隆大學開發(fā)。是一
個低成本、可編程、適合實時處理的嵌入式彩色視覺系統(tǒng)。它包括三個主要構件:COMS光學
傳感器,先進先出隊列和TRICON控制器8110處理器。該連接方式允許能從攝像頭的視頻流中直接提
取出數據,然后傳遞給車載計算機用于后續(xù)數據處理。它通過標準的RS232串行端口和車載
計算機相連。
視覺系統(tǒng)固定在一個云臺機構上,一起安裝位于機器人的前上端,如圖3所示。云臺包括兩個
配件,底層配件由一伺服電機驅動,能在y方向上轉動180°;上層配件由另一伺服電機驅動,
能在x方向上轉動180°;云臺采用的Hitec伺服電機能在很快速率下帶動輕質量的視覺攝像
頭運動,從而保持攝像頭持續(xù)瞄準目標。伺服電機的脈沖寬度范圍是0.5ms和2.5ms。兩伺服
電機由USBSSC32路舵機控制板單獨控制。
圖3 彩色視覺系統(tǒng)
3 目標瞄準方法
視覺系統(tǒng)的一個主要功能是顏色跟蹤。顏色跟蹤是指在圖像中分割出指定顏色,提取出圖像
中該顏色所占區(qū)域位置信息。本文的物體檢測算法是基于通過區(qū)域分析后的彩色圖像分割
。視場中的顏色區(qū)域分析提供了光譜信息和空間信息,它可以用來結合時間幀信息來達到實
時跟蹤。攝像頭的分辨率為88x143,能夠以每秒50幀跟蹤指定顏色。它實時采取圖像然后通
過使用自身處理器快速計算這些圖像中的相關數據?；谧R別方法的差別,視覺跟蹤可以分
為基于圖像分割的跟蹤、基于活動輪廓的跟蹤和基于模板匹配的區(qū)域跟蹤?；趫D像分割
的跟蹤方法一直是視覺跟蹤的主要方法,分割的線索包括了圖像強度、顏色、運動、灰度直
方圖等,依據給定的特征將目標區(qū)域從圖像中分割出來[6]。本文采用基于物體顏色和形狀
的圖像識別方法。該方法的優(yōu)點是識別速度快,結果較準確,對光線、顏色變化適應性較好,
適合運動系統(tǒng)進行視覺伺服控制。HSV空間的各個分量是相互獨立的,對同一顏色屬性的物
體,具有比較穩(wěn)定的數值變化范圍。它將顏色與飽和度和亮度分開,是圖像分割中常用的模
型[7]。
視覺系統(tǒng)內嵌處理器,完成圖像的處理。提取圖像RGB值,內嵌處理器將彩色圖像轉化為HSV
模型,對其H、S兩個分量分別做直方圖,得到選定物體區(qū)域的H、S閾值。設定<H<,<S<1。其
中,、分別為區(qū)域圖像色調的最小閾值和最大閾值,為區(qū)域圖像飽和度的最小閾值。內嵌處
理器實時采集圖像,每幅圖像都與該閾值進行比較,剔除背景,分割出跟蹤物體。然后對圖像
進行二值化、濾波和膨脹算法得到物體的中心坐標,并輸出圖像處理數據。該數據包中包含
跟蹤物體的中心坐標(和),區(qū)域框,識別出物體的標志T。移動機器人顏色跟蹤和視覺瞄準目
標中心的工作步驟如圖4所示:
(1) 首先設定HSV模型的H和S的閾值。車載計算機周期性發(fā)送分割命令給視覺系統(tǒng)計算機;
(2) 待圖像處理完,視覺系統(tǒng)返回數據包給計算機,其中包含目標中心在圖像平面的坐標,
可以直接用來跟蹤物體;基于以上特點,機器人具有多種機動性,能實現全方位、愛克曼和雙
愛克曼等機動模式,并且能在崎嶇地面有效前行[5]。機器人車載傳感器有視覺攝像頭,編碼
器,嵌入式計算機以及加速度計等。圖像處理任務時實時并在車載上完成。
2.2 彩色視覺系統(tǒng)
本文的移動機器人采用的視覺系統(tǒng)是基于CMUcam3攝像頭,它由卡耐基梅隆大學開發(fā)。是一
個低成本、可編程、適合實時處理的嵌入式彩色視覺系統(tǒng)。它包括三個主要構件:COMS光學
傳感器,先進先出隊列和60 MHz ARM處理器。該連接方式允許能從攝像頭的視頻流中直接提
取出數據,然后傳遞給車載計算機用于后續(xù)數據處理。它通過標準的RS232串行端口和車載
計算機相連。
視覺系統(tǒng)固定在一個云臺機構上,一起安裝位于機器人的前上端,如圖3所示。云臺包括兩個
配件,底層配件由一伺服電機驅動,能在y方向上轉動180°;上層配件由另一伺服電機驅動,
能在x方向上轉動180°;云臺采用的Hitec伺服電機能在很快速率下帶動輕質量的視覺攝像
頭運動,從而保持攝像頭持續(xù)瞄準目標。伺服電機的脈沖寬度范圍是0.5ms和2.5ms。兩伺服
電機由USBSSC32路舵機控制板單獨控制。
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