攝像頭智能車方案設(shè)計

　　采用LED、按鍵及無線發(fā)送模塊開發(fā)的人機(jī)界面，提高了調(diào)試效率。 使用片外FLASH存儲賽道信息，由于高存儲速率得到了廣泛應(yīng)用。但FLASH每頁的存儲量有限，大容量的數(shù)組需要分割開之后分頁存儲，這會導(dǎo)致程序超時。電機(jī)驅(qū)動采用遙控車用電子調(diào)速器作為驅(qū)動芯片，加速能力強(qiáng)但控制較為復(fù)雜，反轉(zhuǎn)控制延時過長，需要3個控制周期。 速度傳感器采用歐姆龍光電編碼器，檢測精度高，360線，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000rpm。

　　智能車軟件設(shè)計方案

　　圖像方面，由于硬件做了二值化處理，單片機(jī)得到的賽道信息少而精準(zhǔn)，使得圖像處理程序變得簡練。由于單片機(jī)運(yùn)行時間和存儲空間的限制，我們將賽道信息以鏈表的形式進(jìn)行存貯。該方法的優(yōu)點是速度快、占用的存儲空間很少，缺點是數(shù)據(jù)查找較為困難，并且難以利用賽道垂直方向的信息。

　　預(yù)處理

　　在進(jìn)行圖像處理的過程中，我們首先對每行賽道的信息進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)賽道位置和寬度的信息將賽道進(jìn)行過濾，找到符合要求的賽道位置，并且將這些位置進(jìn)行存貯，存貯形式同樣為鏈表。接下來圖像處理的信息就是預(yù)處理得到的這些賽道片段。建立有效片段起始行在得到的預(yù)處理賽道信息中首先要找到能夠建立賽道的每一段的起始位置。

　　具體的判斷依據(jù)： 第一個起始片段是連續(xù)三行賽道中只有唯一滿足寬度限制的賽道片段，這些賽道片段滿足二階連續(xù)性。其余的起始片段是滿足以上兩個條件并且滿足起始片段前的一行不滿足起始片段的條件。

　在找到的起始片段的基礎(chǔ)上進(jìn)行賽道生長，繼續(xù)判斷如果下一行賽道存在預(yù)處理得到的有用信息，再進(jìn)行以下判斷：預(yù)處理出的黑線片段是否滿足嚴(yán)格一些的寬度條件限制 ;黑線中心是否滿足一階連續(xù)性;黑線中心是否滿足二階連續(xù)性。是則將賽道標(biāo)志置位，將賽道中心信息記錄，否則將賽道標(biāo)志置零。

　　在生長之后的賽道間進(jìn)行賽道修補(bǔ)，尋找每段生長之后的賽道的起始行與結(jié)束行，判斷上一段賽道結(jié)束行與下一段賽道起始行之間的距離是否超出閾值。沒有超出閾值則進(jìn)行修補(bǔ)，如果修補(bǔ)上賽道則記錄賽道中心位置信息，并將修補(bǔ)段賽道的標(biāo)志置位;否則將賽道標(biāo)志置零。經(jīng)過圖像處理基本上能夠充分得到賽道的有用信息。經(jīng)過后期對圖像處理中閾值的調(diào)整基本上解決了誤識別雜點的問題。

　　賽道元素判斷

　　這一屆智能車加入了收緊彎元素，由于CCD路徑上可能存在的內(nèi)切特性，導(dǎo)致了在收緊彎部分可能出現(xiàn)車子壓出賽道的情況，導(dǎo)致比賽失敗。這一元素的出現(xiàn)迫使我們必須在進(jìn)入收緊彎之前識別出來用于提示的三角形，并且將策略進(jìn)行相應(yīng)的變化。CCD有很大的特點就是圖像會產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致三角形的特點變得不明顯。并且三角形之前的坎也會使得賽道信息變得無效，增加了識別三角形的難度。針對這一特點，我們采集了大量圖像，并且進(jìn)行分析，找到了能夠較為穩(wěn)定的識別三角形的方法。

　　1.從上一行道路點開始向兩邊，在一定寬度內(nèi)找邊沿，這樣可以避免賽道邊緣的影響。

　　2.根據(jù)需要，可以做一下圖像的梯形校正。需不需要梯形校正，應(yīng)該根據(jù)實際情況判斷。

　　3.三角形的判別是在每個周期都要執(zhí)行的，需要存儲前幾行的數(shù)據(jù)，可以通過設(shè)計良好的流程來盡量避免識別三角算法中的重復(fù)工作。

　　4.對于圖像失真，可能的處理方法如下： 三角形底邊寬度與道路寬度相比有突變，而三角形尖端的寬度與道路寬度是連續(xù)變化的，根據(jù)這個特征設(shè)計算法。正三角形：如果發(fā)現(xiàn)寬度突變，那么懷疑可能是正三角;以后判斷邊線的連續(xù)性，直到寬度由大到小，最終與道路連接，且寬度由大到小變化的行數(shù)足夠多，則可以判斷出遇到正三角。倒三角形：如果發(fā)現(xiàn)從道路點開始，一定行數(shù)內(nèi)寬度由小到大，并且在最終出現(xiàn)寬度突變，則判斷出遇到倒三角。

　　另一個必須識別出來的元素是終點線。最初的圖像識別方法是判斷賽道黑線與白線的寬度，如果滿足以下條件則認(rèn)為是終點線： 如果連續(xù)兩行出現(xiàn)多于一個的黑色片段，進(jìn)行賽道的尋找。 找到是賽道的黑色片段之后判斷左右相鄰的黑色片段是否滿足終點線黑線寬度的要求。 判斷黑線之間的白線是否滿足寬度標(biāo)準(zhǔn)。 如果滿足以上三個條件則認(rèn)為是終點線。

　　控制算法

　　CCD相對來說有兩個優(yōu)勢，一是前瞻遠(yuǎn)，二是可以一次得到一段賽道的信息從而進(jìn)行整幀策略的制定。所以控制算法上一定要利用起來整幀賽道的信息，才能夠出現(xiàn)優(yōu)化賽道的效果。我們的整體控制思想是分段進(jìn)行賽道中點的線性擬合。
由于我們的前瞻較遠(yuǎn)所以遠(yuǎn)處圖像有些不可靠，所以使用最遠(yuǎn)有效點以下的5~10行進(jìn)行擬合。實驗結(jié)果是車子能夠較好的切內(nèi)彎，并且在連續(xù)彎道上能夠穩(wěn)住車身。缺點是車子控制上不是很穩(wěn)定，總是太過于切內(nèi)彎而沖出賽道。于是我們又加入了一條對賽道位置進(jìn)行積分的控制線對控制進(jìn)行限制，實驗結(jié)果較好。