OpenCV实现机器人的单目寻线

  OpenCV实现机器人的单目寻线

BY 郭世龙

   

      前一段时间实验室组队参加学校第一届机器人设计大赛。很有希望的前三甲因为场地灯光的原因没拿到，只

获得了一个安慰心里的创意奖。

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1. 比赛内容、要求 

       以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模 -数混合电路、单片机、可编程器件、 EDA软件工具和 PC机（主要用于开发）等方面的应用。 

考察要点：电机控制、传感器的设计或使用、控制算法。 

参赛器材：一辆智能小车；主控 MCU以及外围电路； 可以识别黑色和白色的传感器 ; 其它必要的设备。 

竞赛要求：  

（ 1）机器人从起跑线 A处出发（车体不得超过起跑线），沿引导线运行。在始发点 A处铺设的引导线下埋有 1块宽度为 10cm的薄铁片。机器人运行两圈后，检测到铁片，立即停止。 

（ 2）机器人从起跑线 A处出发，沿引导线运行轨道两圈，最后返回 A处。 返回位置与出发位置误差应最小（出发位置 A为机器人的中心点位置）。 

（ 3）机器人完成上述任务后应立即停止但全程行驶时间不能大于 5分钟。

场地示意图：

  

 

总体感觉这次大赛中的小车设计没有有什么创意，尤其是探测黑线的传感器基本都是探测可见光传感一字或弧形阵列。于是有了这个用视觉寻线的机器人小车。

2.硬件结构

笔记本电脑1台：Core Duo T2350 1.86GHz ， 896M 内存；

普通摄像头80万像素1个；

PIC单片机组成的控板1个；

 

3.寻线方法

首先我们看看机器人小车“眼”中的黑线

 

以上三张图分别是“直行”，“右转”，“左转”的图像。

 

从图像上我们注意到实际上我们之需处理黑白两种颜色就可以了，所以我们首先将采集到的图像二值化，如何二值化就看你自己的选择了，简单的你可以自己定义一个阈值，复杂的可以使用自适应的阈值方法。阈值之后图像有可能或有些瑕点，可以通过腐蚀、膨胀的的图像处理方法去除。

 

4.指令形成

 

指令的形成有多种方法，其一就是将图像分成左中右三个部分，然后计算黑线的质心，质心在图像的右侧则右转，质心在左侧怎左转，质心在中间则直行。我采用的方法是将图像分为左右两部分，分别统计在图像左侧黑线像素的个数以及在图像右侧个个数，当左侧图像的个数明显多于右侧时，则左转，相反则右转，基本相当时则执行。为了方便处理将二指图像反转处理。

 

阈值反转后的图像如下

5.寻线

注：如需要工程文件请留言