学做智能车_挑战飞思卡尔之7摄像头型设计.ppt

第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计
第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计
两种检测方案的比较——
路径识别方法
优点
缺点
红外光电管
传感器方案



、种类少




摄像头传感
器方案







两种检测方案的比较
第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计
D型和CMOS型,其中CMOS型摄像头工艺简单,价格便宜,对于识别智能车赛道这样的黑白二值图像能力足够,因此,我们以下主要以CMOS型摄像头为例,介绍基于摄像头方案的智能车详细设计。
机械设计
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硬件设计
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软件设计
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第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计
机械设计
同光电管方案比起来,摄像头方案机械设计的不同主要体现在摄像头传感器的安装上,而舵机及车速检测单元的安装基本同光电管一样。下面我们将重点介绍摄像头传感器安装这一问题。
摄像头的作用是检测道路的信息,相当于人的眼睛,其视野范围和前瞻距离决定了小车的过弯性能和速度。所以摄像头的安装方式要适当。摄像头的安装方案有两种:一种是正向安装,另一种是旋转90°安装。
机械设计
图像采集是智能车设计的一个技术难点。普通图像传感器通过行扫描方式,将图像信息转换为一维的视频模拟信号输出。由于S12的A/D转换器采集速度较低,进行10位A/D转换所需要的时间为7 μs。这样,采集的图像每行只有8个像素,图像的水平分辨率很低。倘若在此基础之上就进行智能车的路径识别, cm的黑色引导线,从而导致某些控制决策因无法获取足够精度的路径信息而失效。但同时,S12每场图像大约可以采集300行左右的图像信息,故图像的垂直分辨率相对较高。
机械设计
而按照大赛采用跑道的形状特点,这些跑道都是由直线和圆弧组成的,检测车模前方一段路径参数,只需要得到中心线上3~5个点的位置信息就可以估算出路径参数,如位置、方向和曲率等。通过图像中的若干行信息就可以检测出这排点的位置,故所需的检测图像应该是水平分辨率高,垂直分辨率低。
机械设计
倘若正向安装摄像头,尽管水平方向的视野开阔一些,不至于迷失黑线跑出赛道。但实际采集到的图像是水平分辨率低,垂直分辨率高,与所需的检测图像要求刚好相反。
为了保证不漏检黑色引导线,正向安装就需要提高水平方向的分辨率,这就需要大大提高MC9S12DG128单片机的A/D采样频率,导致MC9S12DG128超频使用。单片机超频使用会影响系统稳定性,容易发生程序失稳的现象。
除此之外,由于正向安装采集到的图像宽度大,长度短,致使智能车容易看到赛道边缘以及地面,产生较大的干扰,而且对底端的图像信息丢失也过多,大大影响过弯速度。
机械设计
倘若将CMOS摄像头旋转90°安装,输出的图像信息也将旋转90°,通过S12的A/D转换器采集的图像信息,水平分辨率与垂直分辨率会发生互换,从原来的水平分辨率低、垂直分辨率高的图像变成水平分辨率高、垂直分辨率低的实际图像,正好符合道路参数检测模型的要求。
在同样保证90 cm的前瞻下,底端的宽度有22 cm左右,顶端65 cm,可以达到避免地面干扰的效果。同时底端仅有不到20 cm的图像丢失,而且摄像头的俯角相对较小,可以克服反光的问题,这样过弯道的时候会有安全保障。
机械设计
此外,摄像头所架的高度一定要适宜。架得过高会导致小车的视野过大,看到的黑线变得太细,还会导致智能车的重心太高,使智能车快速过弯时容易翻车;架得太低又会影响前瞻,带来反光的问题,影响采样。合适的高度要既满足小车的重心要求,又保证前瞻距离。
安装摄像头的底座和支杆应使用刚度大、质量轻的材料,以防晃动。