[发明专利]一种用于赛道的摄像头智能循迹车模

说明书

技术领域

本发明涉及一种车模，特别涉及一种用于赛道的摄像头智能循迹车模。

背景技术

智能循迹车模按照传感器来分一般可分为光电、摄像头和电磁(需要专门布线)循迹车模。车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁传感器方式；车模通过采集赛道图像(一维、二维)或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路径检测的属于摄像头方式；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电传感器方式。

对于摄像头循迹车模，可以分为供能系统，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，一般通过一个固定的阈值，将灰度图像转化成二值化的图像，并对二值化图像进行处理，计算出期望的车速和方向，控制马达的转速和舵机的转角；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。

对于现有的摄像头循迹车模，存在以下问题：

1、使用固定前瞻，即对每幅图像取同一行的数据来计算偏移量，控制电机和舵机，没有充分发挥摄像头采集信息量大的优点，对于不同曲率的弯道适应性差。

2、整幅图像采用一个固定的阈值进行二值化，在远处容易出现边界模糊从而影响赛道信息提取。

3、对于清晰的图像处理起来可靠性比较高，但是一旦图像边缘出现模糊，丢线的情况就容易误判断，导致车子乱跑出线的情况，对于远处失真严重的地方不能很好的处理。

4、采用传统的PID控制，通过对一个设备调试一套PID参数来实现舵机和电机的控制，这种方法太过笼统，且参数选定调节非常困难，没有仔细的分析模型就套用了公式，控制冗余。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的用于赛道的摄像头智能循迹车模。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

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；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。

有益效果

本发明提供了一种改进的用于赛道的摄像头智能循迹车模，能够充分利用整幅图像的信息进行赛道提取，克服图像模糊失真的问题，实时确定车模的最佳前进方向，从而使车模实现智能循迹。

附图说明

图1为实施例中的单片机的处理流程图；

图2为实施例中单片机对每一幅图像信息执行的处理过程流程图；

图3为车模的最优路径选择示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的优选实施方式。

本实施例的车模可以分为供能系统，信号采集系统，中央处理系统，执行系统。

(1)供能系统

本小车采用7.2V/2000mAh可充电Ni-Cd电池作为电源，通过升压稳压电路给单片机、舵机、摄像头等供电，其中摄像头是12V，单片机为5V，舵机为电源电压-0.7V。

(2)信号采集处理系统