智能循跡小車(chē)硬件設(shè)計(jì)及路徑識(shí)別算法

引腳1為行同步信號(hào)輸出端，它輸出的信號(hào)波形只是輸入的攝像頭信號(hào)在黑屏電位之下的波形的簡(jiǎn)單復(fù)制。引腳2為視頻信號(hào)輸入端，攝像頭信號(hào)即由此輸入LM1881。引腳3為場(chǎng)同步信號(hào)輸出端，當(dāng)攝像頭信號(hào)的場(chǎng)同步脈沖到來(lái)時(shí)，該端將變?yōu)榈碗娖剑话憔S持230μs，然后重新變回高電平。引腳7為場(chǎng)同步信號(hào)輸出端，當(dāng)攝像頭信號(hào)處于奇場(chǎng)時(shí)，該端為高電平，當(dāng)處于偶場(chǎng)時(shí)為低電平。奇偶場(chǎng)的交替處與場(chǎng)同步信號(hào)的下降沿同步，也就是和場(chǎng)同步脈沖后的上升沿同步。

3 視頻信號(hào)的采樣和濾波
3．1 視頻信號(hào)的采樣
攝像頭每場(chǎng)信號(hào)包括312行，即每場(chǎng)會(huì)掃描產(chǎn)生312行的視頻信號(hào)。也就是說(shuō)，攝像頭在縱向上有312像素的分辨能力，這對(duì)于本智能車(chē)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要求的圖像傳感精度來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠用。為方便設(shè)計(jì)，忽略奇場(chǎng)和偶場(chǎng)在掃描位置上的細(xì)微差別，認(rèn)為奇、偶場(chǎng)的掃描位置相同。當(dāng)然，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，312行信號(hào)并不能夠全部使用，其兩側(cè)信號(hào)并不是有效的視頻信號(hào)，而312個(gè)點(diǎn)顯然數(shù)量巨大且占用太多的計(jì)算時(shí)間。所以，每隔4行掃描一次，而排除首尾無(wú)效的信號(hào)點(diǎn)。一共使用了60行作為需要處理的視頻信號(hào)，顯然對(duì)于路徑檢測(cè)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)足夠了。而在采樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果不對(duì)ATD模塊進(jìn)行超頻，則很難采集在有效視野中的多行信號(hào)。所以，在把單片機(jī)總線(xiàn)頻率超頻到40 MHz的同時(shí)，還需要把ATD模塊進(jìn)行超頻，這樣可以加快其采樣速度，能夠在同等的時(shí)間內(nèi)獲得更多的行視頻信號(hào)。視頻信號(hào)采集后，可以使用單行信號(hào)對(duì)舵機(jī)進(jìn)行P控制，也可以使用多行信號(hào)進(jìn)行大彎道和S彎的判斷。
3．2 視頻信號(hào)的濾波
拿一行視頻信號(hào)為例，采集到的60個(gè)數(shù)據(jù)逐個(gè)轉(zhuǎn)換為0和1存儲(chǔ)到一個(gè)一維數(shù)組中，這個(gè)數(shù)組是一個(gè)0和1組成的序列，“1”代表白色，“0”代表黑色。通常，由于各種原因，視頻信號(hào)里會(huì)帶有雜波，如果不濾除的話(huà)，會(huì)對(duì)路徑的判斷帶來(lái)麻煩。所以，編寫(xiě)了濾波函數(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行濾波，事實(shí)證明，這樣的濾波函數(shù)在時(shí)間上完全滿(mǎn)足要求，并且濾波很可靠。濾波函數(shù)的主要原理是，濾波函數(shù)1主要負(fù)責(zé)把數(shù)組中異常的單個(gè)雜波信號(hào)濾除，如果有一個(gè)序列如下：
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
則程序會(huì)檢測(cè)到0所在的位置，并且把它的值取反，而對(duì)于只有一個(gè)雜波1的序列，此方法同樣有效。在函數(shù)中一共作了60次循環(huán)，如果檢測(cè)到第i個(gè)元素與第i-1個(gè)和i+1個(gè)都不相同的話(huà)，則把第i個(gè)元素進(jìn)行取反操作。這樣，使用此函數(shù)對(duì)行視頻信號(hào)進(jìn)行掃描，可以有效地濾除單個(gè)雜波信號(hào)。
濾波函數(shù)2主要負(fù)責(zé)把數(shù)組中異常的兩個(gè)雜波信號(hào)濾除，如果有一個(gè)序列如下：
1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1
則程序會(huì)檢測(cè)到0 0所在的位置，并且把它們的值取反，而對(duì)于只有兩個(gè)雜波11的序列，此方法同樣有效。在函數(shù)中一共作了58次循環(huán)，如果檢測(cè)到第i個(gè)元素與第i-1個(gè)和i+2個(gè)都不相同而與第i+1個(gè)相同的話(huà)，則把第i個(gè)和i+1個(gè)元素進(jìn)行取反操作。這樣，使用此函數(shù)對(duì)行視
頻信號(hào)進(jìn)行掃描，可以有效地濾除兩個(gè)雜波信號(hào)。

4 結(jié)論
在實(shí)驗(yàn)中得到了測(cè)試結(jié)果，當(dāng)檢測(cè)到路徑信息時(shí)，數(shù)組中0的個(gè)數(shù)一般不會(huì)低于3個(gè)。所以，濾除一個(gè)和兩個(gè)雜波數(shù)據(jù)并不會(huì)影響到正常的路徑識(shí)別，而同時(shí)出現(xiàn)3個(gè)雜波數(shù)據(jù)而且又處于相臨的位置，這樣的可能非常微小，可以忽略不計(jì)。事實(shí)證明，這個(gè)方法既可以濾除賽道上的雜波信號(hào)，也可以濾除路徑上的雜波信號(hào)，效果非常顯著。