摄像头黑线识别算法和赛车行驶控制策略

　　表1 普通180 度弯

　　序列 1 2 3 4 5 6

　　CURVE 9 24 13 18 23 5

　　表2 S弯

　　序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

　　CURVE 5 22 6 43 18 32 6 52 7 6

　　观察表1 和表2 可以得到在弯道中 curve 数值一般都大于10， 偶尔在切线位置处出现小于10 的情况，但是作为弯道的判断已经足够了，而且随着曲率半径的减小 curve 值也会相应的增大。因此可以根据curve 的值来设置几个阀值，判断赛车前方的路况信息，决定赛车是否减速。同时速度控制算法可以采用以curve 为变量的P 控制：

　　(3)

　　但是转向舵机的控制如果也采用以curve 为参数的P 控制算法，虽然可以快速冲过S 弯，并且普通弯道也能够在内侧行驶;不过这样要冒撞到赛道边沿标志杆的风险。所以为了能够准备可靠的通过各种弯道，可以采取转向舵机的P 控制：

　　(4)

　　其中：(5)

　　(5)

　　并且：STEER_CENTER：舵机转向中心

　　X：当前黑线位置

　　STEER_LEFT, STEER_RIGHT：舵机左、右转极限

　　Video_center：摄像头图像中心

　　LINE_MAX, LINE_MAX：摄像头图像左右极限位置

　　结语

　　本文力图在摄像头的图像信息已经能够较为准确可靠的采集10× 78 的基础上，探讨并研究了黑色引导线的边沿提取算法，并且通过实验确定了合适的黑白色阀值;获得了稳定可靠的黑线位置数据。然后在该算法的基础上，利用10 行中每行黑线位置与平均位置的偏差之和来对赛道进行判断;判断接下来的是直道还是弯道，同时还可以判断弯道的弯曲程度;然后决定速度控制策略和舵机转向策略。实践表明，采用此算法和控制策略可以使赛车获得较快的行驶速度和可靠的转向性能。

　　参考文献：

　　1. 张晓飞、袁祥辉，基于DSP 成像系统的视频图像采集部分的实现，压电与声光，第24卷，第3期. 2002年6月

　　2. National Semiconductor. LM1881 Video Sync Separator General Description. April 2001

　　3. Freescale Semiconductor，Inc，MC9S12DG128 Device User Guide http://www.freescale.com.cn/