多颜色同时识别的视觉系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种多颜色同时识别的视觉系统及方法。本发明专利技术的视觉系统由硬件部分和软件部分组成，硬件部分由图像感光单元OV9650连接嵌入式ARM处理器LPC4350组成，软件部分是ARM处理器LPC4350上编写裸机程序，实现采集、处理，并同时识别7种颜色，输出识别的颜色中心坐标，最快识别15次/秒，该系统具有体积小、功耗低、成本低、识别速度快、开发难度低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种多颜色同时识别的视觉系统及方法。
技术介绍
随着互联网+、工业4.0、中国制造2025等概念的不断深入，以机器人、无人机为代表的智能装备不断走进工业、农业、服务业，甚至进入寻常百姓家。要实现装备的智能化，视觉是首先要解决的问题之一，只有给设备提供了与人眼功能一样的视觉后，才能为设备提供准确的决策信息。现有的视觉处理系统主要有两种：第一种是由摄像头连接PC计算机组成。摄像头仅仅负责采集环境数据，数据通过USB、以太网、IEEE1394等接口传输到计算机，在计算机端设计软件处理图像数据，数据处理包括识别颜色、形状、大小、瑕疵、文字等。这种视觉处理方案虽然图像处理速度块、精度高；但体积大、功耗高、成本高(一般价格2～3万元)，计算机端一般安装操作系统，图像处理程序需要在操作系统平台上设计，较为复杂。第二种是由图像感光单元连接可编程阵列FPGA组成。FPGA主要以并行计算为主，以硬件描述来实现对图像感光单元的采集、处理。这种视觉处理方案虽然处理速度快，但是其与PC计算机平台或单片机的顺序操作不同，FPGA是并行处理结构，造成FPGA开发较难，成本也较高(一般价格5000元)。综上可见，现有的上述视觉处理系统尽管处理速度较快、精度较高，但是存在体积大、功耗高、成本高、开发难度大等不足。尤其是针对应用于老年陪伴机器人、机器狗、表演机器人等小型服务型机器人的视觉处理系统，这类机器人一般要求体积较小，且需要脱离市电插座工作，成本也不能太高，现有的上述视觉处理系统显然不能满足这些要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题如何实现整套视觉处理系统体积小、功耗低、成本低、开发难度低等问题。为了解决上述问题，本专利技术首先提供一种多颜色同时识别的视觉系统，该视觉系统包括：硬件部分和软件部分；硬件部分包括图像感光单元OV9650及基于Cortex-m4和Cortex-m0双核ARM嵌入式处理器LPC4350，图像感光单元OV9650连接处理器LPC4350；软件部分包括在处理器LPC4350上编写裸机程序。根据本专利技术的一个实施例，图像感光单元OV9650与处理器LPC4350的连接主要包括三块，一是图像数据输出，二是帧、行、像素控制信号，三是图像感光单元OV9650寄存器配置口。具体的：处理器LPC4350的一组串行输入输出口连接图像感光单元OV9650的8位图像源数据D0～D7输出接口，用于获得RGB图像信号数据；处理器LPC4350的3个串行输入输出口分别连接图像感光单元OV9650的帧控制信号VSYNC、行控制信号HREF、像素控制信号PCLK，根据图像感光单元OV9650的输出时序，处理器LPC4350获取图像数据；处理器LPC4350的I2C接口连接图像感光单元OV9650的SCCB_SDA和SCCB_SCL接口；根据本专利技术的一个实施例，处理器LPC4350端设计了按键，用来启动颜色学习；根据本专利技术的一个实施例，处理器LPC4350端设计有以太网、USB高速接口及串口低速接口，方便连接计算机，通过计算机更新处理器LPC4350端程序、发送命令、接收图像；其中，串口低速接口，还可以连接除计算机之外的其他上位机，用来传输颜色识别后的坐标信息，所述其他上位机例如是单片机。本专利技术还提供一种应用于如上任一项视觉系统的多颜色同时识别的方法，该方法的主要流程如下：第一步，程序初始化，配置图像感光单元OV9650的工作参数，配置成RGB输出，设置分辨率大小；第二步，等待处理器LPC4350控制板上的按键触发或者上位机发送命令；第三步，如果有按键触发或上位机命令，程序开始采集待识别物体的颜色，并把颜色转换成对应的RGB值，作为识别标本；第四步，根据按键触发或上位机命令决定是否需要进入识别模式；第五步，进入识别模式后，程序采集一帧图像，并把获得的图像数据的RGB值与第三步待识别颜色的标本值逐个比较；第六步，采集的图像的某个区域与标本匹配，程序通过USB高速接口、以太网或串口低速接口输出该匹配区域的中心坐标；其中，程序只要未收到停止识别的按键或命令，继续采集一帧图像，识别一帧图像，并输出识别结果。根据本专利技术的一实施例，步骤一中，设置的分辨率为480×600。根据本专利技术的一实施例，步骤三中，最多采集7种颜色标本值。根据本专利技术的一实施例，每秒最多采集15帧图像。相比于现有的视觉系统，本专利技术带具有以下有益效果：1.体积小、功耗低，本专利技术的主要部件仅包括一个OV9650图像感光单元和处理器LPC4350，用普通5V电源供电即可工作，可直接应用于小型服务型机器人，比如老年陪伴机器人、机器狗、表演机器人等。2.成本低，一片处理器LPC4350、一片OV9650图像感光单元，加上其他辅助元器件，本专利技术的视觉系统的总成本可控制在二百元以内，有利于小型服务型机器人进入寻常百姓家庭。3.本专利技术编写的是裸机程序，避免使用操作系统，大大提高了系统处理的效率。4.可同时识别多达7种颜色，有助于本专利技术的视觉系统识别多个目标。5.识别速度快，最快识别15次每秒。附图说明图1是本专利技术视觉系统的总体设计框图；图2是本专利技术实施例一的视觉系统的示意图；图3是本专利技术实施例二的图像采集、颜色识别流程图。附图标记说明：1-图像感光单元OV9650；2-双核ARM处理器LPC4350；3-ARM裸机程序；4-输出识别颜色的中心坐标；5-硬件部分；6-软件部分；7-图像源数据；8-按键；9-以太网；10-USB高速接口；11-串口低速接口；12-计算机或其他上位机。具体实施方式为使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例进行详细描述。图1示出了本专利技术视觉系统的总体设计框图，图2示出了本专利技术实施例一的视觉系统的示意图。如图1、图2所示，本实施例所提供的多颜色同时识别的视觉系统包括：硬件部分5和软件部分6；硬件部分5包括图像感光单元OV9650及基于Cortex-m4和Cortex-m0双核ARM嵌入式处理器LPC4350；软件部分6包括在处理器LPC4350上编写ARM裸机程序3。具体的，图像感光单元OV9650与处理器LPC4350的连接主要包括三块，一是图像数据输出；二是帧、行、像素控制信号；三是OV9650图像感光单元寄存器配置口。具体的：处理器LPC4350的一组串行输入输出口连接图像感光单元OV9650的8位图像源数据D0～D7输出接口，用于获得RGB图像信号数据；处理器LPC4350的3个串行输入输出口分别连接OV9650图像感光单元的帧控制信号VSYNC、行控制信号HREF、像素控制信号PCLK，根据OV9650图像感光单元的输出时序，处理器LPC4350获取图像数据；处理器LPC4350的I2C接口连接OV9650图像感光单元的SCCB_SDA和SCCB_SCL接口。另外，处理器LPC4350端设计了用来启动颜色学习按键8。还设计了以太网9、USB高速接口10及串口低速接口11，以来连接到计算机，通过计算机更新处理器LPC4350端程序、发送命令、接收图像；串口低速接口11还可以连接到除计算机外的其他上位机，比如单片机，用来传输颜色识别后的坐标信息。采用上述方案，本专利技术提供的视觉系统的硬件部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多颜色同时识别的视觉系统，其特征在于，该视觉系统包括：硬件部分和软件部分；所述硬件部分包括图像感光单元OV9650及基于Cortex‑m4和Cortex‑m0双核ARM嵌入式处理器LPC4350，所述图像感光单元OV9650连接所述处理器LPC4350；所述软件部分包括在所述处理器LPC4350上编写裸机程序。

【技术特征摘要】
1.一种多颜色同时识别的视觉系统，其特征在于，该视觉系统包括：硬件部分和软件部分；所述硬件部分包括图像感光单元OV9650及基于Cortex-m4和Cortex-m0双核ARM嵌入式处理器LPC4350，所述图像感光单元OV9650连接所述处理器LPC4350；所述软件部分包括在所述处理器LPC4350上编写裸机程序。2.根据权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述图像感光单元OV9650与所述处理器LPC4350通过以下方式进行连接：所述处理器LPC4350的一组串行输入输出口连接所述图像感光单元OV9650的8位图像源数据D0～D7输出接口，用于获得RGB图像信号数据；所述处理器LPC4350的3个串行输入输出口分别连接所述图像感光单元OV9650的帧控制信号VSYNC、行控制信号HREF、像素控制信号PCLK，根据所述图像感光单元OV9650的输出时序，所述处理器LPC4350获取图像数据；所述处理器LPC4350的I2C接口连接所述图像感光单元OV9650的SCCB_SDA和SCCB_SCL接口。3.根据权利要求2所述的视觉系统，其特征在于，所述处理器LPC4350端设计有按键，用来启动颜色学习。4.根据权利要求2或3所述的视觉系统，其特征在于，所述处理器LPC4350端设计有以太网、USB高速接口及串口低速接口，方便连接计算机，通过计算机更新处理器LPC43...

【专利技术属性】
技术研发人员：任志敏，刘子明，包轶，王慧，
申请(专利权)人：常州纺织服装职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32