基于视觉传感器的智能小车标志识别系统

基于视觉传感器的智能小车的标志识别系统

摘要：视觉信号具有信号探测范围宽、获取信息丰富等优点。随着近几年图像处理技术以及计算机处理能力的飞速发展，视觉导航成为机器人导航的主要发展方向之一。机器人导航的任务之一就是根据路面特征来行走，本文在Visual C++集成开发环境中基于OpenCV 和DirectShow 视频采集技术编程实现了系统的功能。本文所设计的就是一个基于视觉传感器的智能小车的标志识别系统，根据图像分析后的二值图像序列信息，使小车能根据识别到的图像信息进行运动。

关键词：智能小车视觉导航图像处理特征识别

The Mark Recognition System Based on Vision for an Intelligence

Vehicle

Abstract：Visual signal with the signal detection range, access to information-rich and so on. As in recent years, image processing technology and the rapid development of computer processing power, visual robot navigation as the main development direction of navigation. Robot navigation tasks is to walk to the road characteristics, this article in Visual C + + integrated development environment based on OpenCV and DirectShow video capture technology, programming function of the system. This article is designed is a smart vision sensor based car sign recognition system, according to the image analysis of binary image sequences, so the car can be identified according to the image information campaign.

Key Words：Intelligence Vehicle Mark Recognition Image Processing Feature Recognition

1 绪论

机器人[1]的导航技术是智能型机器人自主完成任务的核心技术。移动机器人[2]导航是指移动机器人按照预先给出的任务命令，根据已知信息做出路径规划，并在行进过程中，不断感知周围的局部环境信息，自主地做出决策，调整自身位姿，引导自身安全行驶或跟踪已经路径到达目标位置。这其中包括三个主要内容：避障、定位和路径规划。本文所设计的就是一个基于视觉传感器的智能小车的标志识别系统，根据图像分析后的二值图像序列信息，小车能根据识别到的图像信息进行运动。

2 基于视觉传感器的智能小车系统

本论文是基于视觉传感器[8]的智能小车识别系统,试验的平台选用的是上海中为机器人提供的小车，小车实现的功能是在地面行走时，能根据摄像头反馈回的地面特征，实现自主移动。实验中用到的模块有，CMOS 摄像头，无线图传模块，传感与通讯模块，运动控制模块，远程控制模块，USB 图像采集卡，运动过程如图2.1所示：

图 2.1小车总体运动流程图

Fig 2.1 Flow chart of the overall sports car

2.1 小车运动控制流程图

小车的控制[3]流程可以分为以下三个部分，视觉采集，图片信息处理，运动控制，控制流程如图2.2所示：

图 2.2 小车控制流程图

Fig 2.2 Car control flow chart

2.2 视觉采集系统

基于视觉的导航方式，机器人平台的图像采集系统获取机器人当前状态下的环境信息，通过对环境图像分析确定环境对象和机器人在环境中的位置。由于图像有较高分辨率，环境信息完整，符合人类的认知习惯，在机器人导航中得到广泛关注，本文所采用的正是基于视觉的导航，工作过程如图2.3所示：

图 2.3 视觉系统工作流程图

Fig.2.3 Vision system work flow chart

本小车选用的是COMS摄像头，摄像头安装在步进电机组件的转盘上，以便在需要时控制摄像头的旋转。摄像头的电源线连接在无线图传模块上，一起通过机器人供电（12V）；视频线连接在无线图传模

块上，将采集到的图像传递到无线图传模块，再通过它将图像传出去。如图2.4所示：

图 2.4 CMOS 摄像头

Fig 2.4 CMOS camera

2.3 信息传输处理系统

摄像头采集到的信息要通过传输系统的传输才能被处理，智能小车的信息传输处理过程如图：

图 2.5 信息传输处理流程图

Fig 2.5 Information transmission processing flow chart

2.3.1 无线图传模块

无线图传模块安装在机器人的底盘下，其天线穿过底盘伸到上方来。无线图传模块采用的是模拟图像传输方式，12V 电源供电，其电源线连接在机器人运动控制模块的Video 接口上，由机器人给它供电。同时，通过另一路电源线给摄像头供电。如图2.6所示：

图2.6 无线图传模块

Fig 2.6 Wireless transmission module map

2.3.2 USB 图像采集卡

USB 图像采集卡也不装在机器人上，使用时接到计算机USB 口上，与远程控制模块一起使用。用视

频线连接图像采集卡与远程控制模块，在计算机端获取机器人端的图像。如图2.7，2.8 所示