具有顏色識別功能的類人機(jī)器人設(shè)計(jì)
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如上所述，最佳閾值的判斷標(biāo)準(zhǔn)是使得類間方差最大。于是通過遍歷每一個(gè)灰度值，并計(jì)算其劃分帶來的類間方差，總能找到一個(gè)合適的閾值滿足條件。由于式(4)計(jì)算二階中心矩計(jì)算量較大，考慮到：
就轉(zhuǎn)化為最大化式(6)。
接下來的工作就是對圖像進(jìn)行標(biāo)定，這里所指的標(biāo)定就是根據(jù)二值化后的圖像，計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域的外接矩形位置。在目標(biāo)構(gòu)成比較簡單的情況下，投影法是效率最高的方法，而當(dāng)場景中存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，多數(shù)情況下需要進(jìn)行連通域計(jì)算。拓?fù)鋵W(xué)中把連通性定義為，區(qū)域內(nèi)任意兩點(diǎn)之間存在至少一條曲線可以將兩者連接。目前的連通域標(biāo)記方法主要分兩類：掃描法和輪廓跟蹤法。掃描法的基本思路是逐個(gè)檢查每個(gè)像素的值和連通性，從而獲得所有的連通性描述信息，然后根據(jù)每點(diǎn)之間的相互關(guān)系計(jì)算出最后的區(qū)域個(gè)數(shù)和構(gòu)成關(guān)系?；趻呙璧倪B通標(biāo)記演示如下(以8連通為例)：
首先對二值圖像進(jìn)行行掃描得到線段連通標(biāo)記，如圖5所示。然后檢查每行之間線段與上一行線段之間的連通關(guān)系，并更改標(biāo)記。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/159315.htm
第1行：線段1創(chuàng)建標(biāo)記A。
第2行：線段2、1之間連通，線段2標(biāo)記為A；線段3同理標(biāo)記為A。
第3行：線段4、2之間連通，線段4標(biāo)記為A；線段5創(chuàng)建標(biāo)記為B。
第4行：線段6、4之間連通，線段6標(biāo)記為A；線段6、5之間連通，將線段5的標(biāo)記由B變?yōu)锳。
第5行：線段7創(chuàng)建標(biāo)記B；線段8、6之間連通，線段8標(biāo)記為A。結(jié)果如圖6所示。
將圖像標(biāo)定完畢可以去掉圖像中的噪點(diǎn)，并且找到目標(biāo)的中心，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位。
3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
將控制卡裝到機(jī)器人上，控制機(jī)器人運(yùn)動，在運(yùn)動中攝像頭采集圖像，并且用方框?qū)⒛繕?biāo)進(jìn)行標(biāo)定。利用上述顏色識別算法對圖紅色繡球進(jìn)行標(biāo)定，得到如圖7所示的結(jié)果。
隨著機(jī)器人的運(yùn)動，繡球在圖像中的位置發(fā)生變化，機(jī)器人根據(jù)標(biāo)定結(jié)果，就可以得到繡球的位置，根據(jù)位置調(diào)整自己的運(yùn)動準(zhǔn)確找到繡球。圖像采集的速度達(dá)到15幀／s，舵機(jī)控制準(zhǔn)確度達(dá)到0．32°，可以圓滿完成比賽任務(wù)。
結(jié)語
本文以S3C6410作為主控芯片，設(shè)計(jì)了具有視覺識別功能的類人機(jī)器人控制系統(tǒng)。改進(jìn)的顏色識別算法利用查表法、類間方差法、連通域等方法對圖像進(jìn)行處理，取得了良好的視頻識別效果。實(shí)踐證明，由該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案制作而成的類人機(jī)器人，具有良好的自主控制穩(wěn)定性和較好的視覺識別能力，能夠較出色地完成比賽。
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