[发明专利]一种用于赛道的摄像头智能循迹车模

权利要求书

1.一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，包括供能系统，信号采集系统，中央处理系统，执行系统；其中供能系统为其他系统供电；信号采集系统通过摄像头采集图像信息，并传输到中央处理系统；中央处理系统对图像信息进行处理，通过偏移量即车中轴线与赛道中轴线之间的距离控制马达的转速和舵机的转角，进而控制车的速度和方向；执行系统包括车轮、舵机和驱动马达，舵机控制前轮转角，驱动马达控制后轮转速；其特征在于，所述的中央处理系统包括以下处理步骤：

一、对从信号采集系统收集的灰度图像二值化；

二、对二值化后的图像进行边线提取；

三、根据提取的边线进行赛道类型识别，并确定车模前进的方向：

(1)首先比较车宽和整幅图像中赛道左右最内边缘之间的宽度，如果赛道左右内边缘之间的宽度比车宽大则可以直线通过，选择赛道左右内边缘中点和车模中心的连线作为车模前进的最佳方向；

(2)如果不能直线通过，进行最优路径选择，从图像最远处的一行向近处搜索：在一行中通过赛道边界计算赛道中心坐标，对赛道中心坐标和车模中心的连线向两边补偿车模宽度，如果补偿后的区域超过了赛道的边界，则搜索下一行，从而从远及近找到第一个满足车模可以通过而不超过边界的行，这一行赛道中心坐标和车模中心的连线即为车模前进的最佳方向；

四、通过计算车模前进最佳方向和车模实际前进方向之间的夹角，控制舵机实现对方向的控制；

五、通过偏移量得到车模的期望速度，控制驱动马达实现对速度的控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，对灰度图像二值化时，搜索出每行图像灰度值的最大值和最小值，为每一行设置一个阈值，该阈值为(最大值-(最大值-最小值)/3)，对于整幅图像，得到一个由每一行的阈值构成的数组，该数组随着每一幅图像的输入而不断更新。

3.根据权利要求1所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，对灰度图像二值化时，设置好阈值后，对于灰度值大于阈值的取1，对灰度值小于阈值的取0，把灰度图像改为按照位来存。

4.根据权利要求1所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，边线提取的方法为，对于二值化后的图像，从最近的一行开始，由近及远执行：

(1)从该行中间开始分别向左右两边搜索，当出现一个1之后跟着两个0的情形，则将第一个0的左边记为边界坐标；如果第一行未出现一个1之后跟着两个0的情形，继续处理下一行直到找到有效的第一行；此处的二值化图像中，1代表白色，0代表黑色；

(2)在找到有效的第一行之后，后面的行开始搜索的点为上一行边界点向中心线移动5个点处。

5.根据权利要求4所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，当某一行中出现未找到边界的情形，通过前六行的图像数据进行估值；这样就可以将图像中一些丢失的模糊的点补充出来。

6.根据权利要求1所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，在步骤五中，通过偏移量得到车模的期望速度，

期望速度＝偏移量×(最小速度-最大速度)/A+最大速度，其中A为偏移量绝对值的变化范围。

7.根据权利要求1所述的一种用于赛道的摄像头智能循迹车模，其特征在于，在对舵机和驱动马达进行控制的时候，将偏移量分成不同区间，速度也分成不同区间，对于每个偏移量区间和速度区间的组合，调试一个合适的PID值。