1.一种小车自动跟随和躲避目标的方法,其特征在于,包括以下步骤:
Step1、以小车为基础构建坐标系,确定摄像机有效的工作矩形区域以及小车的外接矩形区域;
Step2、置于小车上的摄像机实时获取小车的RGB565格式的前视图像,并将图像转换为YCbCr422格式图像数据,提取Y分量,得到灰度图像;
Step3、对所述灰度图像进行中值滤波或均值滤波,并进行开闭运算,然后对运算结果进行边缘提取,获得整个图像的边缘,通过帧间差分算法,识别和分离出所需跟随和所需躲避的目标,得到目标的边缘区域;
Step4、根据边缘区域并利用形心定位法求得目标的外接矩形区域,计算目标外接矩形区域与小车外接矩形区域之间的相对位置,根据跟随和躲避的要求利用所述相对位置计算小车的运动轨迹和最佳位置;
Step5、将所述小车的运动轨迹转换成小车的运动控制指令,并控制小车运动到最佳位置,并将结果实时输出显示;具体根据给定最佳跟随位置确定最佳位置小车距离目标的水平距离c1和垂直距离c2,获取相对位置 =|dx‑c1|,y=|dy‑c2|,其中小车距离目标的水平距离为dx,小车距离目标的垂直距离为dy,当 和 y取值越大,说明小车距离最佳跟踪区域越远;当 和 y取值越小,说明小车距离最佳跟踪区域越近;当 和 y取0时候说明小车恰好到达最佳跟随区域;小车在A点时计算出的初步位置为B点,当小车运动B点时再次进行计算相对位置,如果获得的新的 和 y的值,达到了预制的最佳值,则调整结束;否则继续计算最佳位置C,进行重复判断,直到运动到满足设定的最佳位置标准;
Step6、重复Step2 Step5,保证小车以最优的位置自动跟随和躲避目标。
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2.一种小车自动跟随和躲避目标的系统,其特征在于,包括:
系统参数设定模块,用于以小车为基础构建坐标系,确定摄像机有效的工作矩形区域以及小车的外接矩形区域;
图像预处理模块,用于通过置于小车上的摄像机实时获取小车的RGB565格式的前视图像,并转换为YCbCr422格式图像数据,提取Y分量,得到灰度图像;
目标检测与提取模块,用于对所述灰度图像进行中值滤波或均值滤波,并进行开闭运算,然后对运算结果进行边缘提取,获得整个图像的边缘,通过帧间差分算法,识别和分离出所需跟随和所需躲避的目标,得到目标的边缘区域;
位置计算模块,用于根据边缘区域并利用形心定位法求得目标的外接矩形区域,计算目标外接矩形区域与小车外接矩形区域之间的相对位置,根据跟随和躲避的要求利用所述相对位置计算小车的运动轨迹和最佳位置;具体根据给定最佳跟随位置确定最佳位置小车距离目标的水平距离c1和垂直距离c2,获取相对位置 =|dx‑c1|,y=|dy‑c2|,其中小车距离目标的水平距离为dx,小车距离目标的垂直距离为dy,当 和 y取值越大,说明小车距离最佳跟踪区域越远;当 和 y取值越小,说明小车距离最佳跟踪区域越近;当 和 y取0时候说明小车恰好到达最佳跟随区域;小车在A点时计算出的初步位置为B点,当小车运动B点时再次进行计算相对位置,如果获得的新的 和 y的值,达到了预制的最佳值,则调整结束;否则继续计算最佳位置C,进行重复判断,直到运动到满足设定的最佳位置标准;
运动控制模块,用于将所述小车的运动轨迹转换成小车的运动控制指令,控制小车运动到最佳位置,并将结果实时输出显示。
3.一种小车自动跟随和躲避目标的装置,其特征在于,包括小车、运算控制单元、摄像机和显示单元,所述运算控制单元和所述摄像机设置于所述小车上,所述显示单元设置在远端,所述运算控制单元与所述小车、摄像机和显示单元分别连接;
小车,根据控制指令运动;
摄像机,获取小车前视图像;
运算控制单元,用于实现权利要求1中的小车自动跟随和躲避目标的方法,对摄像机获取的图像进行处理,识别出自动跟随和需要躲避的目标,计算运动轨迹,并控制小车运动;
显示单元,实时显示摄像机获取的图像和图像处理结果。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述小车为电机驱动的轮式小车。
5.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述摄像机为基于COMS的200万像素摄像头,图像数据格式为RGB565。
6.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述运算控制单元的微控制器为FPGA、ARM、DSP或其组合。