一种面向运动目标追踪的视觉系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向运动目标追踪的视觉系统及其控制方法，涉及视觉系统领域，摄像机实时采集图像，并将图像传输给车载计算机，车载计算机对图像进行处理，获取平台的运动方向、距离和速度，并将运动方向、距离和速度传输给控制电路，控制电路将运动方向转换为电压信号、速度转换为方波信号，距离转换为控制时间，在控制时间内将电压信号和方波信号传输给与步进电机相连接的驱动电路，驱动电路将电压信号和方波信号转换为驱动信号，通过驱动信号控制步进电机的转动。通过本发明专利技术使得被跟踪目标保持在移动机器人的有效观察范围内，从而达到准确跟踪目标的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视觉系统领域，尤其涉及。
技术介绍
目前，移动机器人已经逐步走向实用化，尤其是搭载有视觉传感器的移动机器人， 通过采集的图像可以获得丰富的外界信息，以辅助其完成跟踪、识别、建图以及其他的任务。因为大多数移动机器人的设计原因，移动机器人本体高度不高。所以移动机器人上的视觉传感器在跟踪高度不超过机器人本体的目标时效果良好。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足由于跟踪距离以及高度的变化，跟踪目标可能超出机器人的观察范围，在机器人进行跟踪时会发生丢失跟踪目标的情況，容易造成跟踪错误。
技术实现思路
本专利技术提供了，本专利技术根据跟踪距离和高度的变化，实现了视觉系统的高度可调节，扩大了机器人的观察范围，減少了丢失被跟踪目标的情况，详见下文描述ー种面向运动目标追踪的视觉系统，包括云台支架，在所述云台支架上平行设置有滑轨，在所述滑轨的任意位置上设置有平台，所述平台上设置有摄像机安装位，所述摄像机安装位上设置有摄像机；在所述云台支架底部设置有步进电机安装架，所述步进电机安装架上设置有步进电机；在所述步进电机的轴上设置有驱动轮；所述云台支架顶部设置有皮带固定轮；所述皮带固定轮和所述驱动轮通过皮带传动，所述皮带和所述平台固定连接，所述摄像机实时采集图像，并将所述图像传输给车载计算机，所述车载计算机对所述图像进行处理，获取所述平台的运动方向、距离和速度，并将所述运动方向、所述距离和所述速度传输给控制电路，所述控制电路将所述运动方向转换为电压信号、所述速度转换为方波信号，所述距离转换为控制时间，在所述控制时间内将所述电压信号和所述方波信号传输给与所述步进电机相连接的驱动电路，所述驱动电路将所述电压信号和所述方波信号转换为驱动信号，通过所述驱动信号控制所述步进电机的转动。所述控制电路包括第一电源接入插ロ、控制芯片、转换芯片和串ロ ；所述串ロ接收所述车载计算机发送的所述平台的运动方向、距离和速度，通过所述转换芯片将转换后的运动方向、距离和速度传输给所述控制芯片，所述控制芯片将所述转换后的运动方向转换为电压信号、速度转换为方波信号，距离转换为控制时间，在所述控制时间内将所述电压信号和所述方波信号传输给与所述步进电机相连接的所述驱动电路；所述第一电源接入插ロ为所述控制芯片和所述转换芯片提供工作电源。所述驱动电路包括第二电源接入插ロ、驱动芯片和驱动接ロ ；所述驱动芯片接收所述控制电路发送的所述电压信号和所述方波信号，将所述电压信号和所述方波信号转换为驱动信号，通过所述驱动接ロ将所述驱动信号传输至所述步进电机，通过所述驱动信号控制所述步进电机的转动；所述第二电源接入插ロ为所述驱动芯片提供工作电源。所述方法包括以下步骤(I)所述车载计算机在所述图像上建立图像坐标系UOciV和成像平面坐标系XOj ；(2)所述车载计算机在所述图像上识别被跟踪目标，获取所述被跟踪目标的中心(ut, Vt),其中，Vk=Vt-Vtl, yk=vkdy, V为所述被跟踪目标在所述图像坐标系下的偏移量，y为所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量；(3)所述车载计算机通过所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量yk获取所述平台的运动方向； (4)所述车载计算机通过所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量yk、所述摄像机的焦距f和所述摄像机镜头到所述被跟踪目标的距离I获取所述平台的运动距离 Ah，Ah=yl/f ；(5)所述车载计算机通过连续三次所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量获取所述平台的速度vp;(6)所述车载计算机将所述平台的运动方向、所述距离Ah和所述速度Vp传输给所述控制电路；(7)所述控制电路将所述运动方向转换为所述电压信号、所述速度Vp转换为所述方波信号，将所述运动距离Ah转换为所述控制时间。所述图像坐标系UOciV具体为所述图像的左上角像素点定义为坐标原点Oci,坐标轴以像素作为单位长度；所述成像平面坐标系x0ly具体为坐标原点O1是摄像机镜头的光轴与所述图像的交点，在所述图像坐标系上的坐标为(Utl, V0)，每个像素在X轴和y轴上的物理尺寸为dx与dy，则两个坐标系的关系为权利要求1.一种面向运动目标追踪的视觉系统，包括云台支架，其特征在于，在所述云台支架上平行设置有滑轨，在所述滑轨的任意位置上设置有平台，所述平台上设置有摄像机安装位，所述摄像机安装位上设置有摄像机；在所述云台支架底部设置有步进电机安装架，所述步进电机安装架上设置有步进电机；在所述步进电机的轴上设置有驱动轮；所述云台支架顶部设置有皮带固定轮；所述皮带固定轮和所述驱动轮通过皮带传动，所述皮带和所述平台固定连接，所述摄像机实时采集图像，并将所述图像传输给车载计算机，所述车载计算机对所述图像进行处理，获取所述平台的运动方向、距离和速度，并将所述运动方向、所述距离和所述速度传输给控制电路，所述控制电路将所述运动方向转换为电压信号、所述速度转换为方波信号，所述距离转换为控制时间，在所述控制时间内将所述电压信号和所述方波信号传输给与所述步进电机相连接的驱动电路，所述驱动电路将所述电压信号和所述方波信号转换为驱动信号，通过所述驱动信号控制所述步进电机的转动。2.根据权利要求I所述的一种面向运动目标追踪的视觉系统，其特征在于，所述控制电路包括第一电源接入插口、控制芯片、转换芯片和串口 ； 所述串口接收所述车载计算机发送的所述平台的运动方向、距离和速度，通过所述转换芯片将转换后的运动方向、距离和速度传输给所述控制芯片，所述控制芯片将所述转换后的运动方向转换为电压信号、速度转换为方波信号，距离转换为控制时间，在所述控制时间内将所述电压信号和所述方波信号传输给与所述步进电机相连接的所述驱动电路；所述第一电源接入插口为所述控制芯片和所述转换芯片提供工作电源。3.根据权利要求I所述的一种面向运动目标追踪的视觉系统，其特征在于，所述驱动电路包括第二电源接入插口、驱动芯片和驱动接口 ； 所述驱动芯片接收所述控制电路发送的所述电压信号和所述方波信号，将所述电压信号和所述方波信号转换为驱动信号，通过所述驱动接口将所述驱动信号传输至所述步进电机，通过所述驱动信号控制所述步进电机的转动；所述第二电源接入插口为所述驱动芯片提供工作电源。4.一种用于权利要求I所述的一种面向运动目标追踪的视觉系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)所述车载计算机在所述图像上建立图像坐标系UociV和成像平面坐标系x0ly； (2)所述车载计算机在所述图像上识别被跟踪目标，获取所述被跟踪目标在k时刻的中心(ut, vt),其中,Vk=Vt-Vc^yk=Vkdy, Vk为所述被跟踪目标在所述图像坐标系下沿v轴方向的偏移量，Yk为所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下沿I轴方向的偏移量； (3)所述车载计算机通过所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下沿y轴方向的偏移量yk获取所述平台的运动方向； (4)所述车载计算机通过所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量yk、所述摄像机的焦距f和所述摄像机镜头到所述被跟踪目标的距离I获取所述平台的运动距离Ah, Ah=ykl/f ； (5)所述车载计算机通过连续三次所述被跟踪目标在所述成像平面坐标系下的偏移量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑晶，黄枢子，陈欢，孙凤池，黄亚楼，郑杰，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：