基于攝像頭的AD黑線提取算法

　　圖2 三行相加提取黑線示意圖

　　加了以上的濾波以后真?zhèn)€搜索賽道程序會(huì)顯得十分復(fù)雜，而且也不是十分可靠。

　　第二種做法： 利用若干行相加，取最黑點(diǎn)。

　　這種做法是我們上屆的學(xué)長提出來的算法。但是我利用起來不是很可靠。它的頭點(diǎn)始終采不穩(wěn)定。它的三行相加的理由是若中間一行右黑點(diǎn)丟失，它可以利用自己設(shè)定的閾值把它找回，如三行相加的黑點(diǎn)閾值可以定義為1個(gè)白點(diǎn)與2個(gè)黑點(diǎn)的和。帶有些中值濾波的味道。 但是，由于遠(yuǎn)處的黑白不是很清楚，本來黑白的閾值就難以設(shè)定，三行相加的閾值就更難設(shè)定。而且在彎道上由于遠(yuǎn)方的點(diǎn)本來就少，大約只有一兩個(gè)黑點(diǎn)而且又不在同一列上，很容易將這些點(diǎn)丟失，導(dǎo)致頭部的點(diǎn)不穩(wěn)定。為了盡可能地將遠(yuǎn)方的黑線提取出來，從軟件上將唯一的方法就是增大閾值，比如將三行相加的閾值設(shè)置為一黑二白相加，但是問題是遠(yuǎn)方的黑白不是很明顯，白點(diǎn)比較黑，黑點(diǎn)比較白，這種閾值的選取很容易造成把遠(yuǎn)方的那些比較黑的白點(diǎn)也一并歸入黑線之中，這使得小車的轉(zhuǎn)向發(fā)生混亂。

　　圖3 逐行找黑點(diǎn)

　　第三種做法： 找出每行的最黑點(diǎn)，把它作為道路。

　　由于每行搜索的是最黑點(diǎn)，因此可以將黑點(diǎn)的閾值稍稍擴(kuò)大一點(diǎn)，即使遠(yuǎn)方的黑白不清，由于找的是最黑點(diǎn)因此還是可以提取出真確的黑線的。它的主要問題是，不一定每行都有符合要求的點(diǎn)，會(huì)造成一行丟失而失去后面的黑點(diǎn)。解決的方法是當(dāng)發(fā)現(xiàn)一行丟失以后，不立即退出搜索，而是置一個(gè)丟失計(jì)數(shù)器，只有當(dāng)丟失計(jì)數(shù)器的值連續(xù)累加到一定的閾值后才退出。當(dāng)每次搜索到一行的黑線后看看丟失計(jì)數(shù)器是否為非零。若不是，則說明前面沒有丟失行。若是，則說明前面有幾行丟失了。我們可以根據(jù)這一行與上以有效行對(duì)中間的丟失行對(duì)中間的丟失行做一個(gè)線性化處理。然后清零丟失計(jì)數(shù)器。有了丟失計(jì)數(shù)器，我們可以對(duì)賽道的提取條件加以嚴(yán)格的限制，而不必?fù)?dān)心黑線的漏檢。比如我們可以嚴(yán)格限制黑線的寬度，這樣我們可以很容易濾除看到大塊的黑斑帶來的干擾;對(duì)于上述的斜看十字交叉線的問題我們只要根據(jù)上一行的黑線嚴(yán)格限制下一行黑線出現(xiàn)范圍便可輕松濾除。當(dāng)然在發(fā)現(xiàn)丟失行以后對(duì)于下一行的搜索必需加大黑線搜索的范圍，允許的連續(xù)丟失行越多則再次找回的黑線的可信度也就越低，在實(shí)際的提取過程中必須把握好這一閾值，使得即可以順利找到前方的道路，又不至于誤提取黑線。實(shí)際證明這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性也最高，黑線提取十分穩(wěn)定。

硬件濾波（電壓跳變比較）

　　圖4 攝像頭的視頻輸出信號(hào)

　　從攝像頭的視頻輸出信號(hào)，我們可以看出在黑線與白線之間有一個(gè)明顯的電壓跳變過程，我們可以利用這一特點(diǎn)來作為黑線的提取標(biāo)志。利用合理的硬件電路我們變可以實(shí)現(xiàn)在電壓跳變以前輸出邏輯1，在電壓跳變后輸出邏輯0.這樣單片機(jī)要做的就是不停地讀取引腳的電平狀態(tài)。由于不需要AD轉(zhuǎn)化，這使得單片機(jī)在每個(gè)視頻的行中斷中讀取比AD多得多的點(diǎn)，黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)自然也很多。在提取黑線是軟件要做的就是區(qū)分0與1而已，實(shí)現(xiàn)起來非常方便。下面是一幅由這種