安防领域中运动目标自动跟踪算法的设计.pdf

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1、旦应用技术安防领域中运动目标自动跟踪算法的设计陈暑生谢巍黄旭东邝颖怡(华南理工大学自动化科学与工程学院)摘要：本文阐述了一种安防领域中运动目标自动跟踪算法的实现，该系统用于控制摄像机捕捉移动目标，主要由超声波传感器、舵机云台、摄像头、上位机监控界面等组成。由两组超声波传感器对运动目标进行综合定位，通过数学运算的方式，得出物体较精确的二维坐标，处理得到云台的控制量，控制摄像机跟踪目标，并在上位机上显示状态。关键词：运动目标；自动跟踪；超声波；检测舵机云台是本系统的执行部分。通过处理超声波0引言测得的距离，得到物体的二维坐标，再经坐标变换得运动目标跟踪系统由

2、超声波传感器、舵机云台、到舵机的控制量。摄像头则固定于云台之上，云台动摄像头、上位机监控界面等组成。在上位机界面上可作时调整摄像头的朝向。以看到运动目标的位置，同时也可以在手动模式下通1硬件设计过按钮操作摄像头。系统整体架构图如图1所示。1．1系统硬件结构接收模块寸摄厥像】泵头六云五台百。超声波发射接收模块本系统以ATMEGA32芯片为控制核心，系统硬件框图如图2所示【1】。电源模块起稳压作用，为硬件系统提供5V的直流电压。竺兰卜一三卜ATMEGA32一图1运动目标自动跟踪系统整体架构图超声波传感器是本系统的重要组成部分，利用了超声波碰到障碍物产生反射的

3、原理来测量区域内运图2运动目标自动跟踪系统硬件架构图动目标的距离。计算距离的公式采用：速度×时间=单片机控制切换超声波测量通道，测出多组距距离，其中时间用单片机的定时器可以精确地测量Ⅲ。离，并运算处理得到物体的二维坐标。单片机与每个由多个超声波检测到的距离信号只有经过四通道数舵机只需一个I／O口的信号线进行控制，通过调节不字控制模拟开关CD4052筛选后送入单片机，才能只同占空比调整转角，最终使摄像头跟踪物体。同时，占有一个单片机发射口、一个外中断接收，完成多路单片机与上位机通过串口连接。将物体的二维坐标分超声波的测量。几个字节发送给上位机，在上位机上显

4、示物体位置。2012年第4期自动化与信息工程271．2超声波测距模块设计1．3舵机控制模块设计超声波的发射采用74LS04非门构成的简单推挽摄像机的朝向控制实际上是云台舵机的控制。云式驱动，将单片机控制发出40kHz的调制信号输入台控制电路主要为两个舵机提供5v的工作电源和公到74LS04。超声波发射电路图如图3所示。共线，单片机输出控制PWM信号，周期为20ms，占空比的变化为2．5％到12．5％，对应舵机的转角变化为0。到180。。除了稳定的电源之外，本模块不需要附加的驱动电路。1．4串口模块设计串口模块负责ATMEGA32和上位机的通信，是单片机系

5、统和计算机的沟通桥梁。ATMEGA32具有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。电脑的串口是RS232电平，而ATMEGA32的串口是CMOS电平，两者之间必须有一个电平转换电路，本文采用了专用芯片MAX232图3超声波发射电路图进行转换，其工作电压是5V[。接收芯片采用CX20106，它是一款广泛应用于红1．5单片机模块设计外线检波接收的专用芯片，具有功能强、性能优越、ATMEGA32是低功耗、高驱动能力的单片机，外围接口简单、成本低等优点。由于红外遥控常用的属于AVR单片机系列。ATMEGA32自带32kBFlashCX

6、20106芯片的接收频率38kHz与超声波频率40和2kBRAM，还有其他强大的特性，如PWM、TwI、kHz比较接近，故采用CX20106芯片实现接收电路。SPI等功能【3J，能够满足不同系统设计需求。当接收到与CX20106滤波器中心频率相符的回波信2软件设计号时，输出端7脚输出低电平，且7脚直接接到ATMEGA32的INT0引脚上，以触发中断L1J。若频率2．1系统整体软件设计整机工作流程图如图5所示。有误差，可调节芯片引脚5的外接电阻R42，将滤波器的中心频率设置在40kHz，就可达到理想的效果。经过上述处理，调制后的40kHz超声波信号的接收I

7、云台位置初始化l也就变成了稳定电平的检测，非常方便快捷。超声波l超声波四个通道轮流澳量I接收电路图见图4。处理得到物体坐标()+查表得水平、垂直舵机控制量调用驱动函数驱动两个舵机同时运动图5整机工作流程图图4超声波接收电路图28陈暑生谢巍黄旭东等：安防领域中运动目标自动跟踪算法的设计本系统用到两组超声波，每组由两个超声波检四个超声波检测装置依靠CD4052实现轮流测测装置组成，这两个超声波配合起来可以对9O度量，每两个为一组，这两个超声波可以对90度夹角夹角范围内的目标进行检测。综合两组超声波检测范围内的目标进行检测。若两个超声波装置均检测到装置得到的物

8、体距离信息，结合区域宽度，可以得物体，则距离取平均值；若仅有一个超声波装置检测到