[发明专利]具有跟踪功能的自动导引车

权利要求书

1.一种具有跟踪功能的自动导引车，包括有上位机(1)、下位机(2)、车体(3)、云台(4)、摄像头(5)、路径识别模块(6)、云台驱动(7)、车轮驱动(8)、激光测距模块(9)，其特征在于，上位机(1)由计算机构成，可通过摄像头(5)采集图像，路径识别模块(6)可采集导引车当前的路径信息，云台(4)为两自由度云台，可实现上下和左右旋转运动，下位机(2)采用DSP作为控制芯片，可给出云台运动指令，通过云台驱动(7)驱动云台(4)旋转，下位机(2)也给出车体运动指令，通过车轮驱动(8)驱动车体的两个电机运动，车体(3)有左右轮两个驱动电机和一个万向轮，通过两个驱动电机的差速控制实现转向，摄像头(5)和激光测距模块(9)都固定在云台(4)上，可由云台(4)带动旋转，云台(4)固定在车体(3)上，激光测距模块(9)测量障碍物与车体之间的距离，并传递给下位机(2)；导引车具有两种工作模式：第一种为自动导引模式，第二种为跟踪导引模式；导引车的上位机(1)的跟踪算法采用改进的Camshift算法；

当具有跟踪功能的自动导引车处于自动导引模式时，导引车按照上位机(1)中存储的规划路径行走，上位机(1)将规划路径传送给下位机(2)，路径识别模块(6)采集当前路径信息，下位机(2)将采集到的当前路径信息与规划路径进行比对，通过车轮驱动(8)驱动车体(3)的两个电机差速运动，实现车体按照规划路径行进，在自动导引模式时，摄像头(5)、激光测距模块(9)、云台驱动(7)、云台(4)不工作；当具有跟踪功能的自动导引车处于跟踪导引模式时，跟踪目标站立于摄像头(5)前，上位机(1)利用高斯混合模型确定出目标模板，开始跟踪，移动目标可在铺有轨道的场地内移动行走；上位机(1)的跟踪算法采用改进的Camshift算法实现跟踪，当导引车开始跟踪目标时，上位机(1)根据运动目标偏离显示屏中心点的距离，给下位机(2)发出偏离误差指令信号，下位机(2)接收到偏离误差指令信号后，通过云台驱动(7)驱动云台(4)带动摄像头(5)上下和左右旋转，实现摄像头对目标的跟踪运动，路径识别模块(6)采集场地内的轨道信息，下位机(2)根据当前轨道信息通过车轮驱动(8)驱动车体的两个电机旋转，实现导引车沿铺设轨道行进，当路径识别模块(6)采集到导引车处于交叉路口时，下位机(2)根据云台(4)的左右旋转方向，给出导引车的左右转弯指令，激光测距模块(9)测量运动目标与导引车之间的距离，并传送给下位机(2)，下位机(2)根据运动目标与导引车之间的距离给出车体行进速度，通过车轮驱动(8)驱动车体(3)的两个电机旋转，确保导引车与运动目标之间的距离不超过给定阈值，实现导引车沿着铺设轨道对运动目标的跟踪运动；

设计的导引车的上位机(1)的跟踪算法采用改进的Camshift算法，设将HSV颜色空间中的色度(H)值划分为m个等级，目标区域中共有S个像素点，其中第i个像素的坐标位置为{(x_i,y_i)}，i＝1，2，…,S，该点对应的色度等级值为b(x_i,y_i)，则可建立起目标区域的目标色度直方图模型q＝{q_u},u＝1,2,...,m为：

其中，u为色度等级变量；设跟踪窗中位置为(x,y)的像素点的色度等级值为h，根据式(1)的目标直方图模型，可获得该点的反向投影概率值：

利用反向投影概率值建立反向概率投影图，设反向概率投影图中某像素点a_0,0及其周围像素a_i,j，a_i,j代表围绕a_0,0的第i圈的第j个像素，该像素点利用式(2)所求得的概率值为p⁰_i,j，对像素点a_0,0的概率值p⁰_0,0进行一次关联计算，可得p¹_0,0：

像素点a_0,0的k次关联计算结果为：

根据上述所得概率值，进行归一化处理后，可得反向投影概率图中像素点坐标(i,j)的灰度值p_i,j为：

其中，p^k_max为k次关联计算后跟踪窗中的最大概率值；利用式(5)所求取的反向投影概率图实现目标Camshift跟踪。