OpenMV色块定位-电赛的半个总结

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回顾

今年暑假基本上待在了学校，一方面是因为准备出去工作了，争取再学点东西；另一方面便是准备一下17年8月的全国大学生电子竞赛。
赛场是我们学院所在的实验室，比赛期间几乎都待在实验室，甚至于睡觉。
我们选的题目是I组-室内可见光定位，有很多成员贡献出可行的方案，也逐步尝试突破。

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前言

竞赛不仅练就的是承受压力的能力和团队协作能力，也是对本身所学知识的总结利用。故在这篇博客中我想对我们组针对电赛I题的解决方案做一些汇总。
因为通过了广西区的评比之后，将我们的作品进行了封箱处理，所以在此时我记录这件事时，没有办法提供实物图样以及演示效果展示，所以我想尽量详细地去叙述。
首先这次竞赛用到的主要材料有：

OpenMV2、白光LED灯1w*3、80cm*80cm木制板*5、51单片机开发板、12864LCD液晶显示屏

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正文

① I组题目以及其要求

② 提供方案

• 将LED灯放置于顶部三个不同位置，根据不同位置光通信时间差，计算出接收点位置。该方案是首先实行的，但是因为对硬件性能要求高，比如LED的频闪，传感器的延迟都会导致出现很大的误差，所以不可行。
• 将LED灯放于顶部中心，并将底部的接收器做成金字塔样式，四个面分别贴和放置一个光线强度传感器，这样在底部不同位置，根据每个面的不同光照强度，从而判断底部传感器所在位置。该方案较为容易实现，但是受环境影响大，可以判断传感器大致所在区域，并不能确定其精确位置。该方案采用了，并作为一个作品去参与了竞赛，拿到了广西区二等奖。
• 采用底部放置摄像头的方式，说实话是挺铤而走险的方案。该方案是再顶部面板中心放置单点光源LED灯，点亮的LED灯会在上顶部面板中形成亮斑，而摄像头则至于底部，用于捕捉该白色色斑，根据其亮斑在采集图像中的相对位置，计算出底部摄像头（传感器）的位置。该方案帮助我们拿到了广西区一等奖。

② 方案实行

我们采用的是底部放置摄像头的方案，分为三个模块，模块一是题中要求的LED灯，我们将三个LED灯汇聚成一个灯，让它看起来像是一个亮点，该点放置于顶部面板对角线交点；模块二是传感器模块，我们将传感器模块水平放置于底部坐标面板上，并且摄像头的图像采集照片平面的长宽要和底部面板坐标轴平行；模块三是数据显示模块，我们是用51单片机开发板结合12864LCD液晶显示器，通过串口接收数据，实现在屏幕上实时刷新当前坐标位置。

注意点：
1. 实物搭建，木制板80*80cm*5块形成立方体，内壁贴满黑色表面磨砂纸，可用于较少外界光以及立方体内LED灯反光干扰。
2. 是捕捉白色色斑，我们设置为捕捉单点最亮白色色块，因为五面立方体，有一面暴露与室外环境，故室外光线太强会导致目标色斑捕捉错误。故我们将三个LED灯汇聚成一点，增强光照强度，即使在外界光照较为强烈的情况下也不会产生干扰。

③ 具体代码以及详解

在OpenMV开发板中写入的代码

更多教程可以参考@云江科技的教程：【直达链接】

import sensor, image, time
from pyb import UART

uart = UART(3, 9600)    #设置为串口3、波特率为9600发送数据
thresholds = (245, 255) #设置监测色块阈值

sensor.reset()  #摄像头初始化
sensor.set_pixformat(sensor.GRAYSCALE)  #设置为灰度模式
sensor.set_framesize(sensor.QQVGA)      #画幅为QQVGA即分辨率为160*120
sensor.skip_frames(time = 2000)         #跳过起始画面，获取稳定图像
sensor.set_auto_gain(False) #在色块检测模式下关闭自动补光
sensor.set_auto_whitebal(False) #关闭白平衡
clock = time.clock()

xPositionNow = 0    # 初始化各坐标值
yPositionNow = 0
xPositionLast = 0
yPositionLast = 0
imageSize = 128     

while(True):
    clock.tick()
    img = sensor.snapshot() #获取当期所采集到的图像快照
    # 设置色块阈值，具体数值情况可以通过OpenMVIDE中的阈值调整功能来得出
    # 工具 → Mechine Vision → Threshold Editor 
    # area_threshold面积阈值设置为100 ，如果色块被面积小于100，则会被过滤掉
    # pixels_threshold 像素个数阈值，如果色块像素数量小于这个值，会被过滤掉
    # merge 设置为True，合并所有重叠的寻找到的blob为一个色块
    for blob in img.find_blobs([thresholds], pixels_threshold=100, area_threshold=100, merge=True):
        # 绘制相应的图形，方便我们测试的时候使用
        img.draw_rectangle(blob.rect())
        img.draw_cross(blob.cx(), blob.cy())
        x = blob.cx() - (imageSize/2)
        y = (imageSize/2) - blob.cy()
        xPositionLast = xPositionNow
        yPositionLast = yPositionNow
        # 这个0.7的数值不固定，只是在调试的时候为了使得像素点和坐标单位cm匹配所设置的数值
        xPositionNow = x * 0.7
        yPositionNow = y * 0.7
        # 测试时打印出当前坐标
        print(xPositionNow, yPositionNow, end = ',')
        # 通过串口将坐标数据发送给单片机处理，实际上发送的就是一段文本
        uart.write(',' + str(xPositionNow) + ',' +  str((-1)*yPositionNow) + ',')
        # 判断当前所在区域（A\B\C\D）
        if abs(xPositionNow) < 20 and abs(yPositionNow) < 20:
            uart.write('A\n')
            print('A')
        elif yPositionNow < -20 and yPositionNow < xPositionNow and (-1)*yPositionNow > xPositionNow:
            uart.write('B\n')
            print('B')
        elif xPositionNow > 20 and (-1)*yPositionNow < xPositionNow and yPositionNow < xPositionNow:
            uart.write('C\n')
            print('C')
        elif yPositionNow > 20 and xPositionNow < yPositionNow and (-1)*xPositionNow < yPositionNow:
            uart.write('D\n')
            print('D')
        else:
            uart.write('E\n')
            print('E')
        # 0.5s更新一下坐标数据
        time.sleep(500)

在作为显示设备的51单片机中写入的代码

在这里51单片机+LCD12864液晶屏只是作为一个显示设备，只需要显示串口接收到的数据，需要注意的是波特率的一致，串口接收到的数据将会处理成乱码。之前的原代码没有能找到了，找到了之前做GPS定位项目时的代码，作为显示设备可以通用，现在贴上代码：

#include
#include
#include
#include
#include

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define Buf_Max 80

#define GPS_Buffer_Length 80
#define gpsRxBufferLength  76 

#define false 0
#define true 1

sbit led1 = P1^1;
sbit led2 = P1^2;

bit flag = 1;

typedef struct SaveData 
{
    char GPS_Buffer[GPS_Buffer_Length];
    char isGetData;     //是否获取到GPS数据
    char isUsefull;     //定位信息是否有效
} xdata _SaveData;


char idata gpsRxBuffer[gpsRxBufferLength];
uchar RX_Count = 0;
_SaveData Save_Data;

char tempr;

#include "uart.h"
#include "lcd.h"

/*********初始化函数*********/
void init()
{
    TMOD=0x20;    //设定定时器T1工作方式2
    PCON=0x00;    //串口波特率正常9600，不加倍；
    SCON=0x50;    //蓝牙串口工作方式为3
    TH1=0xfd;     //T1定时器装初值
    TL1=0xfd;     //T1定时器装初值
    TR1=1;        //启动T1定时器
    REN=1;        //允许串口接收
    SM0=0;        //设定串口工作方式1
    SM1=1;        //设定串口工作方式1
    EA=1;         //开总中断
    ES=1;         //开串口中断
        EX1=1;
}

/***********主函数**********/
void main()
{
    init();                  //初始化
    lcd_init();
    flag = 0;
  while(1)
    {   
        printfGps();
//      write_cmd(0x01);
  }
}

void sint() interrupt 4
{
    ES=0;
    if(RI == 1 && flag == 0)
    {   
        RI=0;
        tempr=SBUF;

        if(tempr == '\n')                                      
        {
            memset(Save_Data.GPS_Buffer, 0, GPS_Buffer_Length);      //清空
            memcpy(Save_Data.GPS_Buffer, gpsRxBuffer, RX_Count);    //保存数据
            Save_Data.isGetData = true;
            RX_Count = 0;
            memset(gpsRxBuffer, 0, gpsRxBufferLength);      //清空
            gpsRxBuffer[RX_Count] = '\0';//添加结束符
        }
        else
        {
            gpsRxBuffer[RX_Count++] = tempr;
        }       
    }
    ES=1;
}

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写在最后

发现写博客虽然对巩固知识很有帮助，但是有时候真是一件费时费力的事情，本来计划详细讲解一下过程，分享一下经验。又因为马上要出学校开始找工作了，所以觉得时间完全不够用啊，包括写这篇博文记录一下，中间也是跨了一个多月的时间才重新总结，所以想想先把分析思路和主要代码贴出来，关于更多具体的分析，之后有时间的话再进行更新吧。
这样子算写了半个总结了吧~~~