基于灰度传感器的智能小车避障寻优系统设计与实现

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于灰度传感器的智能小车避障寻优系统设计与实现　　一、引言　　随着移动互联网的飞速发展，人工智能已经成为科技发展的推动力，同时也是目前计算机智能领域最炙手可热的课题之一。而人工智能最具代表性的就是智能化设备的研究，包括智能机器人、智能家居、智能小车、智能家电等。各个高校、科研机构都在开展对智能小车的研究，让智能小车的普及大众化，全国也

2、在举办相应的智能车大赛如“机器人大赛”、“飞思卡尔全国电子设计大赛”、“全国大学生创新大赛”等。所以研究智能小车是当下研究的重点之一。目前智能小车的蔽障和寻迹依靠的主要是红外传感器、距离传感器、灰度传感器等，三种传感器各有优缺。　　故本文设计了以OV7670作为视频采集终端的智能小车寻迹，能够根据视频采集到的信号作为寻迹的参照，准确避障。　　二、避障系统设计与实现为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育

3、、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　要实现一个完整的基于摄像头的智能小车寻迹，首先要做的就是将摄像头输出的图像采集到控制器中，然后对采集到的原始图像数据做处理，以获取赛道中央的黑线在图像坐标系中的位置，接着对小车进行转角控制驱动小车转动。由于赛道是白底黑线，所以为达到寻线目的，只需要提取��面的灰度信息即可，不必提取其他的彩色信

4、息，从而减少控制器的负担。整个软件的流程是：系统初始化――视频图像采集――处理图像――提取中线――计算偏差和PID控制――控制舵机和机电。　　硬件设计　　本文主要参考的硬件设备为博创提供的智能小车，主要的汽车模型组件为主控电路STM32F103控制器、驱动马达、转向舵机、图像传感器、可充电式电源。程序开发组件为KEIL，作为程序的开发平台，上位机图像程序为DemokToolBuild1114，采用MDK作为开发平台，开发功能强大易学易用，同时适用于多数对环境要求严苛的嵌入式应用程序开发。摄像头采用带FIFO功

5、能的OV7670摄像头作为路面信息的采集设备，用以采集实时的路面信息，供控制器路面寻迹使用。在STM32F103嵌入式处理器上编写相应程序，使智能跑车在专门设计的跑道上通过灰度图像自动识别道路并完成指定路径的行驶。　　图像数据采集与处理为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安

6、装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　当前在智能小车摄像头采集的数据中，PAL制式和NTSC制式作为主流制式，PAL制式和NTSC制式主要的区别就在于两种制式每秒输出的图像帧数不一样，PAL制式每秒输出25帧图像，而NTSC制式每秒输出30帧图像。现在基于PAL制式的摄像头有OV6620、sonyCCD、LGCCD、OV5116等；而基于NTSC制式的主要有OV7670、OV7620、OV7640等，本文基于OV7670摄像头采用PAL制式的方式，此摄像头3

7、0万像素最高分辨率达到640×480，即长宽比为4：3，同时具有较高的分辨率。当智能小车在寻迹的过程中通过摄像头获得轨道实时视频信息后交给视频信号分理处进行处理，进行视频信号处理的同时分离视频信号获得图片信息，通过分析图片从而判断轨道路面是否是边缘黑线，继而寻迹。由于摄像头获取的数据是视频数据，需要进行视频信号的分离。采用视频信号分离，分离出复合同步信号、复合消弭信号、图像视频信号。　　边缘数据的滤波以及二值化为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特

8、色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　由于分离出的信号具有较大的噪声，需要对信号进行滤波，滤波是将信号中特定噪声滤除的操作，是抑制和防止干扰的重要措施。采用中值滤波是一种较