单目视觉导航智能车系统分析与实现

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1、摘要视觉导航智能车研究属于视觉伺服的范畴。针对典型的单目手眼视觉伺服系统，从视觉传感器的信息映射规律、系统设计与实现、视觉导航应用问题讨论及实验验证分析几个方面展开相关研究。信息映射规律。在一定的空间约束条件下，从导航场景中抽象出两类特殊平面并推导了相应的信息映射规律，然后在此基础上给出了两种单目视觉测距方法。系统设计和实现。主要包括硬件系统、软件系统和通信方式设计和实现。硬件部分改进了智能车运动控制中方向和速度调节的执行机构，并在CPLD中实现了关键的硬件电路；软件部分重在系统的二次开发功能，以动态

2、库接口的形式开放了主程序中的可操作资源；通信部分则主要解决了智能车运动控制中软硬件通信的指令格式问题，并保证了控制对象的可扩展性。’应用问题研究。其中视觉伺服流程分析对一般控制框图在时间上进行了微观解析并完成了PID控制器的设计；摄像头成像范围研究以精确的数学形式描述了场景中的可用区域；坐标变换关系推导为从图像中直接提取运动控制量提供了途径；最后的视觉导航方法研究则主要讨论智能车的运动控制方法及如何根据相对位置关系构建二次路标的问题。实验验证和分析。以导航路标提取和场景重建实验为基础，将相关技术综合运

3、用到压线导航实验中。结果表明，在导航路径提取正确、压线偏移量符合计算规律及控制参数选择合理的条件下，系统能够在室内和室外环境下稳定运行。关键词单目视觉，导航智能车，场景重建，系统设计和实现ABSTRACTIntelligentvehiclebasedonvisionnavigationisapartofvisualservo．Foratypicalhand—eyevisualservosystem，thispaperisdoingresearchonrulesofinformationmapping，

4、systemdesigningandimplementation，applicationofvisualnavigation，experimentalverificationandanalysis．Rulesofinformationmapping：Itextractstwospecialplanesfromnavigationsceneandcorrespondingrulesofinformationmappingundertheconstraintofcertainspace．Onthebase

5、ofthisitalsoproposestwodistancemethodsonmonocularvision．Systemdesigningandimplementation：Thispartincludesthatdesigningandimplementationofhardwaresystem，softwaresystemandcommunication．Thehardwarepartimprovesactuatorofdirectionandspeedadjusting．Itrealizes

6、thehardwarecircuitinCPLD．Thesecondarydevelopmentfunctionofsystemisimportanttosoftwarepartandtheoperationalresourceofmainprogramisopenedintheformofdynamiclibraryinterface．Inthecommunicationpart，instructionformatproblemofintelligentcarmotioncontrolintheco

7、mmunicationbetweenhardwareandsoftwareissolvedwhilethescalabilityofcontrolobjectisguaranteedatthesametime．Applicationofvisualnavigation：AnalysisofvisualservoflowcarriesoutmicroanalysisontimeandthedesignofPIDcontr01．Theresearchabouttherangeofcameraimaging

8、describestheavailableregionalsceneinprecisemathematicalform．Coordinatetransformationrelationprovidesameansofextractingtheamountsofmotioncontrolfromtheimagedirectly．Visualnavigationmethodisfocusedonmotioncontrolmethodswithintellig