摄像头黑线识别算法和赛车行驶控制策略

引言

按照首届全国大学生“飞思卡尔”智能车大赛规则要求，根据赛道特点，主要有两种寻线设计方案：光电传感器方案和摄像头方案。

这两种方案各有特点：光电传感器构成“线型检测阵列”的方案简单易行，但由于受规则限制(传感器数量不超过16 个)， 光电管的数量不可能太多，从而单个线型检测阵列所能确定的指引线信息较少。所以采用此方案寻线精度不够高，在舵机转向控制时会产生直道蛇行或弯道舵机回摆，并且判断距离有限。

因此我们选择采用摄像头作为寻线传感器，一方面摄像头探测的赛道信息和距离更出色；另一方面，规定使用的MC9S12DG128 运算速度和自身AD 口的采样速度能够适应对黑白低线数摄像头的有效视频采样和对大量图像数据的处理。

图像数据信息特点

摄像头的主要工作原理具体而言(参见图1)，摄像头连续地扫描图像上的一行，则输出就是一段连续的电压视频信号，该电压信号的高低起伏正反映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信号端就输出低于最低视频信号电压的电平(如0.3V)，并保持一段时间。这样相当于，紧接着每行图像对应的电压信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后(因为摄像头是隔行扫描的方式)，开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着就会出现一段场消隐区。此区中有若干个复合消隐脉冲，其中有个脉冲远宽于(即持续时间长于)其他的消隐脉冲，该消隐脉冲又称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志。场同步脉冲标志着新的一场的到来，不过，场消隐区恰好跨在上一场的结尾部分和下一场的开始部分，得等场消隐区过去，下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25 幅图像，每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描50 场图像。奇场时只扫描图像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。

图1 摄像头视频信号

由于S12 芯片的处理能力不足以支持像PC 那样的运算能力，因此我们采用了只有黑白制式、320