基于ARM的跟踪小车的设计与实现

• 作 者: 段佳雷
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 视觉跟踪 S3C2440 嵌入式Linux 视频采集 图像处理

跟踪小车是一种特殊的机器人,能够实现对特定目标的跟踪任务,被广泛应用于服务型机器人的设计。是一种集传感器技术、嵌入式、人工智能、图像处理、自动控制等多种领域的先进性技术为一体的综合性产物。本文设计了一种通过跟踪标签来达到对人跟踪目的的跟踪小车,具有良好的发展潜力,是一个优秀的实验平台。论文在对智能小车和视觉跟踪的现状进行研究之后做了三方面的工作。首先,设计了以S3C2440开发板为核心的小车硬件系统。整个小车的硬件结构包括电机模块、视频探测模块、电源模块和嵌入式核心模块。其次,设计了以跟踪为目的的图像处理流程和小车的跟踪控制策略。在整个图像处理流程中本文使用了模板匹配和基于形状特征的检测两种方式对标签进行识别,并对两种方式的识别结果进行了分析比对,选择了性能更优越的形状特征检测方式；对标签在目标人行进过程中的变形倾斜问题作出了讨论,并针对性的提出了解决方案；对小车的跟踪控制策略进行了深入探讨；对图像处理后得到的数据进行了相应的处理,并建立了现实坐标系,最后选择了以PID为核心的运动控制方式,对小车的驱动电路输出了用以控制电机运动的PWM波。最后,实现了小车软件部分的设计与编写,其中主要工作包括：完成了嵌入式Linux系统的移植,整个移植的重点是嵌入式Linux内核中OV9650摄像头驱动程序的编写；完成了基于V4L2体系下视频采集程序的编写；完成了OpenCV函数库的移植,并结合该函数库编写了图像处理的相关程序。设计完成后对小车进行了简单直线跟踪和转向跟踪的测试,基本上能够实现了预期的跟踪功能。