基于图像识别的伺服控制系统研究

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1、基于图像识别的伺服控制系统研究摘要本文以自主研发的伺服控制器为基础，构建了一套基于“PC+DSP’’开放式结构的实验平台，用于进行图像跟踪的研究。完成了在实验室环境下对目标的跟踪，并通过控制执行机构使目标始终处于视场中心。本文主要内容包括图像的跟踪算法研究和伺服控制算法实现。针对视频中存在单个运动物体情况，提出了一种基于彩色直方图的改进算法：改进了直方图统计方法，然后与序贯相似性检测算法结合进行匹配；并采用双模板自适应更新模板。视频中存在多个运动物体情况下，利用CamShift算法和Kalman滤波结合的方

2、法进行跟踪。在跟踪过程中，使用Kalman滤波对目标状态进行估计，缩小了模式匹配的搜索范围，提高了跟踪目标的速度和抗干扰能力。虽然目前存在许多新型控制算法，但是因为PID控制算法简单、鲁棒性好及可靠性高的优点，被广泛地应用于过程运动控制中，因此本文采用了PD控制算法。在伺服控制算法研究部分，主要研究了专家PD控制算法。它可以抑制动态误差，使系统具有良好的动态响应。通过实验，验证了此伺服控制系统的可行性。在研究上述算法的基础上，利用伺服控制器、PC机、摄像头和直流伺服电机建立了图像跟踪系统。利用VisualC

3、++语言实现了人机界面研发并完成了图像跟踪算法；利用嵌入式C语言实现了执行机构位置同步功能；利用同步串行通信设备接口，即SCI(S嘶alCommunicationhterface)，使PC和DSP相互协作，完成目标的动态跟踪。通过整体性能调试，表明本系统具有较好的准确性和实时性。关键词：动态跟踪直方图CamshiRKalmaIl滤波伺服控制THEI之ESEARCHoFSER＼厂O—CONTROLSYSTEMBASEDONIMAGEI之ECOGNITIONABSTRACTThepaperisbasedonth

4、eeXploitedservocontroller，andasetofexpedmenttemceissetup，whichhasemployedmeopenstmctureof“PC+DSP”forresearchofimagetrackingsystem．Theobjecttrackingisrealized，mencontroltheexecutingagencytomakesuretheobjectinthecenterofView．Thep印ermainlyfocusesonmetrackinga

5、lgorithmresearChandserVo—controlalgoritllInrealization．Whenthereissin91emovingobjectinmeVisual6eld，肌improVedalgorit

6、lIIlbasedonhistogramisdeveloped：proVethehistogramstatisticalmethod，thencombinedwithsequentialsimilaritydetectionalgorithm．Modeisupdatedusing

7、doublenlodels．WhenthereareseveralmovingobjectsintheVisualfield，C锄ShiRalgorithⅡlcombinedwimKalmaIlfilterwasusedforobjecttracking．TheusingofKalmanfilterestimatingmeobjectstatecaIldecreasethesearchscopeofpattemmatching，andincreasemespeedoftracingobjectandthea

8、bilityofant¨aIIlllling．Evenifthereare10tsofnewcontrolalgorithmtoday，PIDcontrolisstillthemostwidely印pliedintheprocessmoVementbecauseofitssimple，betterrobustnessandhi曲reliability，therefore，thisp印eradoptthePIDalgonthm．111theresearchofservocontrolalgo订thm，expe

9、nPDcontr01algorithmispanicularlyresearched，whichcaninhibitdYnamicenDr，tomakesurethesystemhasbetterdynamieresponse．Andtheexperimentalproofshowedthesystemhasreachedtherequest．ARerresearchthealgorithmmemionedabo