一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，包括：电机；舵机；摄像头，其通过摄像头支架固定在模型汽车前端；微控制器，其电联摄像头、电机和舵机；其中，摄像头支架包括：固定板，其固定在模型汽车前端，固定板具有过道，其具有多个卡槽；固定架，其顶部为圆球形，能够在过道内滑动并且与卡槽卡合固定；移动架，其与固定架通过插销可拆卸的套接；连接架，其与移动架底部固定连接，连接架两侧的连接臂设置连接臂通孔及连接臂导向槽，通过第一螺钉贯穿连接臂通孔将连接臂与摄像头固定连接，通过第二螺钉贯穿连接臂导向槽将连接臂与摄像头固定连接，并且第二螺钉可在连接臂导向槽内调整安装位置。本发明专利技术还公开了一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置及方法
本专利技术涉及汽车自动驾驶预研开发领域，具体涉及一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置及方法。
技术介绍
随着汽车产业的快速发展，汽车逐渐成为人们出行的重要交工具，但伴随而来的是城市道路交通安全问题，居高不下的道路交通安全事故导致每年因交通事故造成的伤亡人数与日俱增。汽车安全与环境、人、车这三个因素息息相关。其中，人的因素最为重要，一旦人无法保持注意力，或者处理道路信息迟缓甚至错误，就可能会导致驾驶操作上的失误，甚至发生车祸。相关研究调查发现，驾驶人的行为能力在汽车驾驶过程中起到了决定性的作用，如果从交通事故中，去掉了“人”这一重要影响因素，那么道路交通安全事故数量将会有效减少。随着电子和通信技术的高速发展，通过车载摄像设备获取前方行驶区域，对获取的图像进行检测分析，提取前方路况信息，然后智能控制转向舵机等执行机构，完成汽车的智能无人驾驶，正逐渐成为当前汽车工程领域研究的热点。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，本专利技术的专利技术目的是通过设置摄像头支架，能够解决多角度便捷调节进行对道路前方进行摄像的问题。本专利技术设计开发了一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验方法，本专利技术的专利技术目的是通过对摄像头采集前方道路的图像进行处理进行自动驾驶的问题。本专利技术提供的技术方案为：一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，包括：电机；舵机；摄像头，其通过摄像头支架固定在所述模型汽车前端；微控制器，其电联所述摄像头、所述电机和所述舵机；其中，所述摄像头支架包括：固定板，其固定在所述模型汽车前端，所述固定板具有过道，其具有多个卡槽；固定架，其顶部为圆球形，能够在所述过道内滑动并且与所述卡槽卡合固定；移动架，其与所述固定架通过插销可拆卸的套接；连接架，其与所述移动架底部固定连接，所述连接架两侧的连接臂设置连接臂通孔及连接臂导向槽，通过第一螺钉贯穿所述连接臂通孔将所述连接臂与所述摄像头固定连接，通过第二螺钉贯穿所述连接臂导向槽将所述连接臂与所述摄像头固定连接，并且所述第二螺钉可在所述连接臂导向槽内调整安装位置。优选的是，所述连接架上侧的连接板设置连接板通孔及连接板导向槽，通过第三螺钉贯穿所述连接板通孔将所述连接板与所述移动架固定连接，通过第四螺钉和第五螺钉贯穿所述连接板导向槽将所述连接板与所述移动架固定连接，并且所述第四螺钉和第五螺钉可在所述板导向槽内调整安装位置。优选的是，所述固定架和移动架均具有多个插销孔。优选的是，所述导向槽设置为2个。优选的是，还包括：圆柱弹簧，其设置在所述固定板与所述模型汽车之间。优选的是，所述微控制器为KL25芯片；以及所述摄像头为彩色或者黑白图像传感器。一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验方法，包括如下步骤：摄像头采集前方实验道路图像，并且将采集的灰度图像数据传输到微控制器内存缓冲区；根据数字摄像头采集到的原始灰度图像数据，对所述原始灰度图像数据进行中值滤波进行图像降噪，然后将其二值化转换为黑白二值图像，最后进行黑白图像的边缘检测与识别，依据识别结果来判断实验道路元素后控制舵机和电机来调节模型汽车行驶方向和速度；其中，如果探测到前方有车辆或者障碍物时，发出蜂鸣器报警声，做出主动安全措施。优选的是，所述采用中值滤波进行图像降噪过程包括：将图像邻域中的像素按照灰度级进行排序，然后选择该组的中间值作为输出像素值：g(x,y)＝median{f(x-i,y-j)},(i,j)∈W；其中，g(x,y)和f(x-i,y-j)分别为输出和输入的图像灰度值，W为窗口模板。优选的是，所述二值化的过程包括如下步骤：步骤一、计算待处理图像的最大灰度值Fl和最小灰度值Fh，并假定初始经验阈值为：步骤二、基于所述阈值M0将图像判定为前景和背景，分别计算两者的平均灰度值Sf和Sb：步骤三、令如果fi＝fi+1，则取fi为阈值，并且以此阈值进行二值化，否则再对所述步骤二进行迭代。优选的是，进行黑白图像的边缘检测与识别包括如下步骤：步骤一、从图像第1行左边缘基准点开始搜索，若从白跳变到黑，则搜索到白黑跳变点，此时保存该像素点的索引值；若未搜索到白黑跳变点，则保存图像最左端像素点索引值；步骤二、从图像第1行右边缘基准点开始搜索，若从白跳变到黑，则搜索到白黑跳变点，此时保存该像素点的索引值；若未搜索到白黑跳变点，则保存图像最右端像素点索引值；步骤三、左右边缘基准点搜索完毕，若找到了左边缘基准点，则下一次循环在该左边缘基准点的5个像素点范围内向左追踪，得到下一行的左边缘基准点；步骤四、左右边缘基准点搜索完毕，若找到了右边缘基准点，则下一次循环在该右边缘基准点的5个像素点范围内向右追踪，得到下一行的右边缘基准点；其中，不断循环所述步骤三和所述步骤四，根据道路左右边缘趋势进行不断跟踪，提取出图像中道路的左右边缘。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、通过摄像头支架的安装使摄像头对前方道路的拍摄位置调整更为灵活，能够方便、快捷的调整竖直和水平拍摄角度，并且通过圆柱弹簧的设置使车辆在行驶过程中的颠簸对摄像头具有更好的保护性，延长其使用寿命；2、本专利技术通过对前方道路图像进行处理实现自动驾驶使本专利技术可以工作在通用的车模竞赛、测试、实验道路上，本专利技术具有体积小、成本低、智能性高、自动驾驶可靠性高等特点，可应用于模型汽车自动驾驶、模型汽车前向防碰撞预警、模型汽车车道偏离检测等高级驾驶辅助(ADAS)方面，为真实交通道路上的汽车无人驾驶领域做预研。附图说明图1为本专利技术所述的摄像头支架的结构示意图。图2为本专利技术所述的摄像头支架中的固定板的结构示意图。图3为本专利技术所述的摄像头支架中的连接架的左视图。图4为本专利技术所述的摄像头支架中的连接架的俯视图。图5为本专利技术总体架构框图。图6为本专利技术数字摄像头接口电路原理图。图7为本专利技术的电机驱动电路原理图。图8为本专利技术嵌入式软件模块框图。图9为本专利技术嵌入式软件程序流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。针对我国频发的道路交通安全事故等问题，本专利技术的目的是提供一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置；本装置包括微控制器、电源供电电路、数字摄像头采集电路、电机驱动电路等；装置以先进的微控制器KL25为硬件平台核心，将数字摄像头安装固定在模型汽车前端，实时采集前方道路视频图像，送微控制器进行图像预处理(滤波、二值化等)、实验道路边缘检测和识别等，依据识别结果来判断直行道、弯道、十字路口、圆环道路等实验道路元素，同时智能控制舵机和电机来调节模型汽车行驶方向和速度，若探测到前方有车辆或者障碍物时，能及时发出蜂鸣器报警声，做出有利的主动安全措施，实现模型汽车的智能自动驾驶。如图1～3所示，本专利技术还包括用于安装数字摄像头的摄像头支架，其主体包括固定板110、固定架130、移动架131和连接架140；其中，固定板110固定在模型汽车前端，固定板110具有过道111，过道111具有多个卡槽，固定架130顶部为圆球形，能够在过道111内滑动并且与过道111的卡槽卡合固定，移动架131与固定架130通过插销132可拆卸的套接，连接架140与移动架131底部固定连接，连接架1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，包括：电机；舵机；摄像头，其通过摄像头支架固定在所述模型汽车前端；微控制器，其电联所述摄像头、所述电机和所述舵机；其中，所述摄像头支架包括：固定板，其固定在所述模型汽车前端，所述固定板具有过道，其具有多个卡槽；固定架，其顶部为圆球形，能够在所述过道内滑动并且与所述卡槽卡合固定；移动架，其与所述固定架通过插销可拆卸的套接；连接架，其与所述移动架底部固定连接，所述连接架两侧的连接臂设置连接臂通孔及连接臂导向槽，通过第一螺钉贯穿所述连接臂通孔将所述连接臂与所述摄像头固定连接，通过第二螺钉贯穿所述连接臂导向槽将所述连接臂与所述摄像头固定连接，并且所述第二螺钉可在所述连接臂导向槽内调整安装位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，包括：电机；舵机；摄像头，其通过摄像头支架固定在所述模型汽车前端；微控制器，其电联所述摄像头、所述电机和所述舵机；其中，所述摄像头支架包括：固定板，其固定在所述模型汽车前端，所述固定板具有过道，其具有多个卡槽；固定架，其顶部为圆球形，能够在所述过道内滑动并且与所述卡槽卡合固定；移动架，其与所述固定架通过插销可拆卸的套接；连接架，其与所述移动架底部固定连接，所述连接架两侧的连接臂设置连接臂通孔及连接臂导向槽，通过第一螺钉贯穿所述连接臂通孔将所述连接臂与所述摄像头固定连接，通过第二螺钉贯穿所述连接臂导向槽将所述连接臂与所述摄像头固定连接，并且所述第二螺钉可在所述连接臂导向槽内调整安装位置。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，所述连接架上侧的连接板设置连接板通孔及连接板导向槽，通过第三螺钉贯穿所述连接板通孔将所述连接板与所述移动架固定连接，通过第四螺钉和第五螺钉贯穿所述连接板导向槽将所述连接板与所述移动架固定连接，并且所述第四螺钉和第五螺钉可在所述板导向槽内调整安装位置。3.如权利要求1或2所述的基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，所述固定架和移动架均具有多个插销孔。4.如权利要求3所述的基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，所述导向槽设置为2个。5.如权利要求4所述的基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，还包括：圆柱弹簧，其设置在所述固定板与所述模型汽车之间。6.如权利要求5所述的基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验装置，其特征在于，所述微控制器为KL25芯片；以及所述摄像头为彩色或者黑白图像传感器。7.一种基于机器视觉的模型汽车自动驾驶实验方法，其特征在于，包括如下步骤：摄像头采集前方实验道路图像，并且将采集的灰度图像数据传输到微控制器内存缓冲区；根据数字摄像头采集到的原始灰度图像数据，对所述原始灰度图像数据进行中值滤波进行图像降噪，然后将其二值化转换为黑白二值图像，最后进行黑白图像的边缘检测与识别，依据识别结果来判断实验道路元素后控制舵机和电机来调节模型汽车行驶方向和速度；其中，如果探测到前方...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹景胜，石晶，李刚，单鹏，魏丹，刘丛浩，屈小贞，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21