智能型动态图像追踪自控车

　　.　软件流程

　　1.为了加速运算，由硬件分别做了二值化和数据统计。
　　2.一开始先搜寻目标标线位置。
　　3.找到标线后进行动态锁定。
　　4.开始判断标线长度，自控车是否在标线最近距离，若否，则判断标线长是否大于标框长的70%，如果大于70%则放大标框。
　　5.由PIO送出前进的控制信号给自控车。
　　6.若自控车在标线最近距离则判断是否为左右转标线，若是 则依标线左(右)转，否则停止动作。

　　.　硬件电路

　　(1) 双CMOS 传感器图像撷取器件：通过Switch开关来达到切换主画面/子母画面的功能，Frame的速度由其中一个CMOS 传感器来主导，每一次CMOS 传感器所输出的数值为10bit，并同时输出该pixel的x,y坐标，以利读取。
　　(2) 多端口 SDRAM 控制器：通过六个FIFO来提供三读三写的SDRAM控制器，每一个FIFO的大小为2KB，全利用M4K RAM来生成。
VGA 控制器 & 图像处理：将SDRAM读来的数值，配合适当的H_sync及V_sync信号一个一个把Pixel打出去，在这同时亦顺便进行X轴或Y轴的直方图统计，并将结果存储于另一个M4K RAM中，待NIOS需要时即可以马上从此M4K RAM中读到数值。

　　.　直流电机驱动电路
我们使用全桥电路来控制轮子的正转及反转、Nios通过CAR_CMD[3..0]这个PIO来控制车体的运动，CAR_CMD[1..0]为后轮的开关，而CAR_CMD[3..2]为前轮的开关，在图十五中为一可控制电流正流或逆流的全桥电路开关，而前轮也相同，其中详细的控制命令，如表2所示。

表2  金桥电路控制命令




图10  软件流程图

图11  双CMOS 传感器模块

图12  6-ports SDRAM controlle

图13  VGA controler & Image Processing模块

图14 后轮的全桥电路开关

实境测试

　　在图15中，智能型图像追踪车已锁定特定的目标物了，并朝著目标物前进，图中可以清楚地看出除了自色箭头标志外，尚有许多其它的白色干扰物，如白色墙壁、面纸…等，而在图16中是智能型图像追踪车的VGA输出，可以清楚地看到图中是二值化的图像，并且已智能型图像追踪车已锁定白色箭头标志(绿框围住)，在车体前进时，绿框会自动变大并锁定白色箭头。

图15 智能型图像追踪车正朝著目标物前进


图16 智能型图像追踪车前进时锁定的目标


图17 智能型图像追踪车

结语

　　本设计使用两颗嵌入式Nios软核，通过快速设计且高集成性的Avalon总线，将复杂的外围电路及数种内存模块集成为车控平台，通过Nios高性能的表现，可以很轻易地实现实时图像处理及高速自动控制的产品。图17为最终设计成型的智能型图像追踪车。(本文有删减，阅读全文请访问网站www.eepw.com.cn)