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文檔簡(jiǎn)介
1、基于起跑線識(shí)別算法的研究摘要:按照本屆智能車比賽的競(jìng)賽規(guī)則,比賽車輛在跑道上完成一圈比賽,以起始線為計(jì)時(shí)點(diǎn),跑完一圈之后,賽車需要在通過(guò)起始線后三米范圍內(nèi)自動(dòng)停止。如果沒(méi)有停止在規(guī)定的范圍內(nèi),比賽成績(jī)時(shí)間增加1 秒。在比賽中,一秒的時(shí)間對(duì)比賽成績(jī)的高低至關(guān)重要,所以一個(gè)準(zhǔn)確的起跑線識(shí)別算法就顯得必不可少。本文主要論述了三種起跑線識(shí)別的思路,在實(shí)驗(yàn)比較的基礎(chǔ)上,給出了一種起跑線識(shí)別的算法。實(shí)踐證明,該算法對(duì)起跑線的識(shí)別是行之有效的。關(guān)鍵詞:飛思卡爾智能車;起跑線;模式識(shí)別概述按照第四屆全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”智能車大賽比賽規(guī)則要求:每輛賽車在賽道上跑一圈,以計(jì)時(shí)起始線為計(jì)時(shí)點(diǎn),跑完一圈后賽車需要自
2、動(dòng)在起始線之后三米的賽道內(nèi),如果沒(méi)有停止在規(guī)定的范圍內(nèi),比賽成績(jī)時(shí)間增加 1 秒 。本文主要給出了幾種起跑線識(shí)別的算法,并且做了相應(yīng)的對(duì)比。2 起跑線特征的分析要能夠準(zhǔn)確的識(shí)別起跑線那么我們首先要能夠分析出是跑線的特征,并且抓住最主要的特征,也就是他不同于賽道其它的地方。圖1是標(biāo)準(zhǔn)的起跑線賽道有一個(gè)長(zhǎng)為1米的出發(fā)區(qū),如圖1所示,計(jì)時(shí)起始點(diǎn)兩邊分別有一個(gè)長(zhǎng)度10厘米黑色計(jì)時(shí)起始線,賽車前端通過(guò)起始線作為比賽計(jì)時(shí)開(kāi)始或者結(jié)束時(shí)刻。由上可知,起跑線前后最少有1m 的直道,有兩條10cm 的黑道,并且他與黑色引導(dǎo)線的距離為4.5cm,最后是起跑線不會(huì)出現(xiàn)在窄道區(qū)域。有了上面對(duì)起跑線的特征的分析我們就可
3、以對(duì)起跑線進(jìn)行識(shí)別。3 起跑線識(shí)別算法由于今年的比賽新增了賽車必須在起始線后三米內(nèi)停下的規(guī)則,這就要求賽 .必須具有穩(wěn)定可靠提取起始線作為停車標(biāo)志的功能。 提取起始線的難點(diǎn)在于高速?zèng)_過(guò)起跑線的時(shí)候,起跑線的漏檢問(wèn)題;車沒(méi)有正對(duì)起跑線時(shí)候,起跑線的無(wú)識(shí)別問(wèn)題,十字交叉的干擾問(wèn)題,黑色三角區(qū)域的干擾問(wèn)題,以及其他的一些不確定因素。起跑線的識(shí)別第三屆的參賽隊(duì)伍提供了許多不同的方案,比如添加光電管識(shí)別起跑線,數(shù)黑點(diǎn)法,三段黑線法,兩段黑線加一段白線法等等。我們主要參考上屆的方案,并且對(duì)他們做了對(duì)比和綜合,最終提出了自己的起跑線識(shí)別方法。方案一:光電識(shí)別法添加光電管識(shí)別起跑線,首先要依據(jù)起跑線的特征對(duì)光
4、電管的布局做分析,我們可以安裝5個(gè)光電管,黑線中間一個(gè),中間4.5cm 處各一個(gè),長(zhǎng)10cm 黑線處兩邊各一個(gè)。然后就讀取光電管的狀態(tài)。首先我們考慮車直接正著沖過(guò)起跑線的時(shí)候,那么光電管的狀態(tài)為最兩側(cè)和中間為低電平,中間為高電平。這種情況相對(duì)而言較簡(jiǎn)單。當(dāng)車斜著通過(guò)起跑線的時(shí)候,按照上述思想就很難識(shí)別出起跑線。那么我們可以對(duì)判定起跑線的條件相應(yīng)的放寬一些,當(dāng)車斜著通過(guò)起跑線的時(shí)候,光電管中只要有間隔的兩個(gè)為高電平,剩下的三個(gè)位低電平,這時(shí)候就判斷是起跑線。因?yàn)楫?dāng)車通過(guò)十字交叉的時(shí)候,不可能出現(xiàn) 低 高 低這樣的狀態(tài)。方案總結(jié):這種方法要求額外的增加光電管,這樣就對(duì)整個(gè)電路的負(fù)擔(dān)加重而且識(shí)別難度
5、較大,優(yōu)點(diǎn)是算法較簡(jiǎn)單。方案二:三段黑線這種方法的主要思想是利用采集到數(shù)據(jù)提取跳變,因?yàn)槠鹋芫€從左到右有白 黑 白 黑 白 黑 白 那么他相應(yīng)的就有從左到右三段黑線,從右到左也為三段黑線,只要檢測(cè)到三次這樣的跳變就判斷他是起跑線。但是這只是最理想的情況下的狀態(tài),當(dāng)車在告訴運(yùn)行的時(shí)候不可能這么完美的檢測(cè)出這樣的跳變次數(shù),而且在光線不好的時(shí)候十字交叉也容易出現(xiàn)這樣的跳變。所以就要對(duì)這種理想的情況做一些改變。首先考慮,車未能正對(duì)著起跑線的時(shí)候,那么他一行內(nèi)就沒(méi)有三次跳變,可能三段黑線錯(cuò)行出現(xiàn),或者少了一段黑線等等。其次考慮圖像采集出現(xiàn)干擾的時(shí)候,比如在十字交叉時(shí)出現(xiàn)三段黑線。我們首先討論第一個(gè)問(wèn)題,
6、車未能正對(duì)著起跑線的情況。當(dāng)出現(xiàn)黑線錯(cuò)行的時(shí)候,我們就判斷他下一行是否上一行有未檢測(cè)到的這段黑線,如果有就判斷是起跑線,如果沒(méi)有就不是,這個(gè)問(wèn)題相對(duì)而言容易解決。最主要的是車在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候出現(xiàn)干擾十字交叉時(shí)候也可能出現(xiàn)這樣的情況,再十字交叉的時(shí)候我們可以考慮添加相對(duì)應(yīng)的判斷條件,比如相應(yīng)的黑點(diǎn)個(gè)數(shù),在十字交叉的時(shí)候黑點(diǎn)一般都很大,接近于采集的列數(shù)。方案總結(jié):這種方法相對(duì)于方案一來(lái)說(shuō)容易實(shí)現(xiàn)些,而且識(shí)別正確率有了很大的提高,但是對(duì)算法的要求高,無(wú)識(shí)別率中等。方案三:特征提取法前面的方案都沒(méi)有最準(zhǔn)確的體現(xiàn)出起跑線的最主要特征,起跑線區(qū)別于十字交叉和別的干擾的最主要特征應(yīng)該是由左側(cè)段黑線到中間黑線的跳
7、變,和中間黑線到右側(cè)黑線的跳變,如圖2應(yīng)為在正常的情況下,黑線的跳變次數(shù)為左右各一次。那么我們就在檢測(cè)到跳變次數(shù)大于一的時(shí)候檢測(cè)起跑線,而且在車出發(fā)5s 后在檢測(cè)起跑線。步驟如下:1 系統(tǒng)時(shí)間是否達(dá)到起跑線檢測(cè)時(shí)間2 檢測(cè)是否為直道3 判斷跳變的次數(shù)是否達(dá)到檢測(cè)要求4 從中心向兩側(cè)確定中間那段白線5 對(duì)白線的寬度做進(jìn)一步的要求具體如下:因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)說(shuō)過(guò)起跑線的在直道上,彎道不可能出現(xiàn)起跑線,所以我們就檢測(cè)賽道是否為直道,在彎道上不檢測(cè)。在車開(kāi)始5s 內(nèi)不可能出現(xiàn)起跑線,我們?cè)?s 內(nèi)也不檢測(cè)起跑線,然后當(dāng)他的跳變次數(shù)超過(guò)1的時(shí)候,我們就從黑線的中心位置向兩側(cè)搜索另外一條黑線,并且記錄這兩次搜索
8、的距離,這個(gè)距離應(yīng)該左右大致相等,并且距離有個(gè)上限和下限。當(dāng)達(dá)到這些條件的時(shí)候我們就認(rèn)為他確定是起跑線。源代碼如下/判斷停車,if(r=42) /判斷是否為直道if(system_time>stop_time)/判斷時(shí)間 if(start_flag1>=2)&&(start_flag2>=2)/首先判斷跳變次數(shù)for(ii=Line_Centeri-1;ii>0;ii-) /確定邊緣if (uca_Buffer1iii-uca_Buffer1iii-1>0)l0=ii;break;for(ii=Line_Centeri-1;ii<85;ii+
9、) /確定邊緣if (uca_Buffer1iii-uca_Buffer1iii-1<0)l1=ii;break;for(ii=Line_Centeri-1;ii>0;ii-) /確定邊緣if (uca_Buffer1iii-uca_Buffer1iii-1<0)l2=ii;break;for(ii=Line_Centeri-1;ii<85;ii+) /確定邊緣if (uca_Buffer1iii-uca_Buffer1iii-1>0)l3=ii;break;if(Line_Centeri-1-l0<25)&&(l1-Line_Centeri
10、-1<25)&&(2*Line_Centeri-1-l0-l1)<5)對(duì)邊緣寬度的限定/if(Line_Centeri-1-l0>5)&&(l1-Line_Centeri-1>5)/&&(2*Line_Centeri-1-l0-l1)>=0)if(l3-l2>3)&&(l3-l2<12)stop+;if(stop>=1)delay(150);PWMDTY2=OFF;PWMDTY3=OFF;STOPED=ON;/條件滿足停車方案總結(jié):本方案識(shí)別起跑線相對(duì)于前面兩種來(lái)說(shuō),方案簡(jiǎn)單,特征明確,并且準(zhǔn)確率
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