基于DSP机器视觉的道路划线机控制系统设计

摘要

近些年来，我国公路建设飞速发展，而道路标线是公路的重要组成部分，与行车安全息息相关，但我国公路筑养机械发展滞后。其中，道路标线划线机有明显需求。而我国公路划线机基本都是人工操作，效率低下、费工费力。因此对划线机的智能化、自动化需求明显。
　　为了解决道路划线机划线作业中道路标线的自动寻线控制问题。本论文基于TI公司C6000系列DSP，利用摄像头采集道路图像、利用DSP开发板对公路图像进行处理分析，从而完成中线及非中线的划线控制。
　　硬件部分给出了视频采集处理板卡的组成和功能介绍，采集、显示模块的电路原理图，以及内存映射空间。程序设计包括系统和应用，系统程序主要功能是初始化各功能模块，为应用程序的加载准备好系统环境;应用程序负责实现划线控制系统的各种功能。
　　图像处理算法程序部分主要包括三部分:
　　1.对道路图像进行了初始化，包括图像灰度化、阈值化、边缘提取处理;
　　2.以距离算法实现中线划线控制，过程是选取阈值分割后图像中的路面为处理目标，以道路边沿为背景，进行距离变换，得到道路与边沿的距离矩阵，对路面上每个点到两侧的距离进行了量化，通过判断峰值点确定了道路中心，最终实现沿公路中线行走控制;
　　3.以霍夫变换实现非中线的划线控制，实现过程是通过霍夫变换检测道路边缘直线，以此直线为基准，沿与之平行的线路实现划线控制。
　　文中使用开发板进行试验结果表明:采用基于距离变换的道路中线识别算法,当道路图像中心处与边缘的间距最大时，灰度化距离图像亮度最高，峰值点处即为道路中心;使用霍夫变换算法也实现了直线的识别与标明;且识别过程中图像采集与处理稳定，没有卡顿与死机现象。表明本文提出的系统设计方案达到了定位系统研究的要求，为进一步将研究应用于实际打下了基础。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容和结构安排

2 机器视觉系统

2．1 机器视觉系统原理

2．1．1 图像处理系统

2．1．2 数字图像处理原理

2．1．3 常用图像处理算法

2．2 硬件选取

2．2．1 DSP选型

2．2．2 方案设计原理

2．3 本章小结

3 总体方案设计

3．1 总体方案

3．2 硬件设计原理

3．2．1 视频采集与显示的硬件实现

3．2．2 扩展内存

3．3 程序开发

3．3．1 开发工具

3．3．2 系统流程

3．4 设备驱动

3．4．1 微驱动

3．4．2 类驱动

3．5 本章小结

4 数字图像处理程序设计

4．1 基本程序框架

4．1．1 主要程序参数设置

4．1．2 DSP初始化程序任务模块

4．2 图像预处理

4．2．1 灰度化处理及中值滤波

4．2．2 二值化闶值分割

4．2．3 边缘提取

4．3 基于距离变换的中线划线控制

4．4 基于霍夫变换的非中线划线控制

4．5 本章小结

5 摄像机标定及定位参数获取

5．1 摄像机标定及定位参数获取

5．1．1 摄像机成像模型

5．1．2 摄像机的标定

5．2 Hough变换求定位参数

5．2．1 地面直线的投影特点

5．2．2 坐标变换

5．3 本章小结

6 仿真与分析

6．1 试验装置

6．1．1 开发板简介

6．1．2 主要附属配件

6．2 结果与分析

6．2．1 图像预处理分析

6．2．2 距离算法分析

6．2．3 弯曲道路分析

6．2．4 霍夫变换测试

6．3 本章小结

7 结论

7．1 全文总结

7．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明

附录