基于改进PID算法的机器人双目视觉跟踪系统

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1、基于改进;(@算法的机器人双目视觉跟踪系统张兴国D!徐海黎D!庄!健$!DC南通大学"江苏南通$$A""##$C西安交通大学"陕西西安#D""GO$%&’5-:18./V.I.-@.:I+’??@S23:4+%046‘2,7583-’)E43’1.,()*0.>’1;(@?.,-0.+N+7.02-&)D"A#"-&?&D"!"#.)*’&-+$!".)*A&+00B/!DCa4,-.,7=,2>’032-8"a4,-.,7$$A""#"?&2,4#$Cg2%4,[24.-.,7=,2>’032-8"g2%4,#D""

2、GO"?&2,4$!!摘要&概述了自主研制的机器人双目视觉跟踪功能!从客观事物的图像中提取信息!进行处理并加系统"重点描述了所设计的基于单片机的目标速度以理解!最终用于实际检测’测量和控制&正是由于反馈;(@控制算法"并通过实验检验了该视觉跟踪以实现某种目标为目的!所以视觉系统中的图像处系统的控制性能’实验证明该系统解决了普通图像理过程必须快速准确&为寻求最优控制效果!研究直接反馈控制方法由于非线性原因而产生控制效果了基于圆柱坐标系下的机器人双目视觉跟踪系统特差的问题"基于目标速度反馈的;(@控制算法优于性!设计了基于

3、单片机的线性;(@控制算法!很好普通图像直接反馈的控制算法’地实现了平面视觉的跟踪功能!是一类基于位置的关键词"机器人#图像处理#视觉跟踪#;(@控动态观察移动系统!该系统在视觉机器人中有制算法着广泛的应用前景&中图分类号"%;$G$CA文献标识码"ND!机器人双目视觉跟踪系统硬件结构文章编号"D""D$$F#$$""F%"G""A""!两轴驱动机器人双目视觉跟踪系统硬件主要由.789:-,9"%&’3’+/1’327,’11.:I+’??@$个??@摄像机’云台’无线影音发射(接收系统模-046‘2,7383-’):

4、3’12,0.I.-232,-0.1:6’12,-&23块’图像采集卡及控制主机等构成)D*&??@摄像机*4*’0C%&’-407’->’+.62-8/’’1I46‘;(@6.,-0.+4+J是被跟踪测定对象图像的输入装置#云台作为双目7.02-&)I43’1.,)260.6.,-0.++’023)42,+81’J??@摄像机的支架!用以控制摄像头的左右旋转或3602I’1!4,1-&’64*4I2+2-8./-&’>23:4+-046‘2,7上下俯仰运动#图像采集卡主要包括图像存储器单383-’)23-’3-’1I

5、8’f*’02)’,-3C(-*0.>’3-&4--&23元’??@摄像机接口$N(@%’监视器接口$@(N%和383-’)2)*0.>’1-&’*0.I+’)./*..0’//’6-233:’1;?机总线接口单元!摄像机实时或准实时采集到的/0.),.,+2,’406.,-0.+./-&’,.0)4+2)47’120’6-图像数据经N(@转换后存放在图像存储器单元通/’’1I46‘6.,-0.+4+7.02-&)C(-64,4+3.6.,6+:1’道中!然后通过@(N转换将图像显示在监视器上!-&4--&’-407’

6、->’+.62-8/’’1I46‘;(@6.,-0.+4+7.J可对得到的图像进行处理或存盘#由于图像处理的02-&)23I’--’0-&4,-&’,.0)4+.,’C主要特点是数据量大’运算时间长!因而要求硬件配;%<=/:>8"0.I.-#2)47’*0.6’’12,7#>23:4+置较高的控制主机&-046‘2,7#;(@6.,-0.+4+7.02-&)系统采用日本5V$""N;??@摄像机!图像采集卡型号为db)6!"!云台的两轴采用步进电"!引言机驱动!其最高转速为"!轴DBCAW(3!"轴O)!W(3!控制

7、主机与单片机之间的通讯为无线方式!V_模机器人视觉是机器人研究领域中的重要内容之块为瑞典的gQD$"D!采用无线影音发送(接收模块一&机器人视觉主要研究用计算机来模拟人的视觉可以实现对机器人的实时操纵&收稿日期"$""F"D"!基金项目"南通工学院自然科学基金资助项目$$""!D"%平面视觉跟踪系统的坐标系如图D所示!载有+A"+,机械与电子-$""F$G%首先分析当云台绕!轴旋转时物体7在像平面的速度变化情况%绕!轴做旋转运动!旋转矩阵为&(D""*0.-"!!"#$"6.3"432,""D#)"32,"6.3"+图

8、D!平面视觉跟踪系统的坐标系式中!"云台绕!轴旋转的角度??@摄像机的云台采用步进电机驱动!由单片机控上式中!对"求时间的导数!获得由于云台旋转制!能够绕D轴"仰俯#$Q轴"旋转#转动%当被跟后产生的速度矩阵为&踪目标7点在平面内运动时!系统通过云台的动作("""*使得7点在$个??@摄像机中的成像保持静止!0.-"!!H"#$"