具有顏色識別功能的類人機器人設(shè)計
如上所述,最佳閾值的判斷標準是使得類間方差最大。于是通過遍歷每一個灰度值,并計算其劃分帶來的類間方差,總能找到一個合適的閾值滿足條件。由于式(4)計算二階中心矩計算量較大,考慮到:
就轉(zhuǎn)化為最大化式(6)。
接下來的工作就是對圖像進行標定,這里所指的標定就是根據(jù)二值化后的圖像,計算出目標區(qū)域的外接矩形位置。在目標構(gòu)成比較簡單的情況下,投影法是效率最高的方法,而當場景中存在多個目標時,多數(shù)情況下需要進行連通域計算。拓撲學(xué)中把連通性定義為,區(qū)域內(nèi)任意兩點之間存在至少一條曲線可以將兩者連接。目前的連通域標記方法主要分兩類:掃描法和輪廓跟蹤法。掃描法的基本思路是逐個檢查每個像素的值和連通性,從而獲得所有的連通性描述信息,然后根據(jù)每點之間的相互關(guān)系計算出最后的區(qū)域個數(shù)和構(gòu)成關(guān)系?;趻呙璧倪B通標記演示如下(以8連通為例):
首先對二值圖像進行行掃描得到線段連通標記,如圖5所示。然后檢查每行之間線段與上一行線段之間的連通關(guān)系,并更改標記。本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/159315.htm
第1行:線段1創(chuàng)建標記A。
第2行:線段2、1之間連通,線段2標記為A;線段3同理標記為A。
第3行:線段4、2之間連通,線段4標記為A;線段5創(chuàng)建標記為B。
第4行:線段6、4之間連通,線段6標記為A;線段6、5之間連通,將線段5的標記由B變?yōu)锳。
第5行:線段7創(chuàng)建標記B;線段8、6之間連通,線段8標記為A。結(jié)果如圖6所示。
將圖像標定完畢可以去掉圖像中的噪點,并且找到目標的中心,實現(xiàn)目標的定位。
3 實驗與結(jié)果分析
將控制卡裝到機器人上,控制機器人運動,在運動中攝像頭采集圖像,并且用方框?qū)⒛繕诉M行標定。利用上述顏色識別算法對圖紅色繡球進行標定,得到如圖7所示的結(jié)果。
隨著機器人的運動,繡球在圖像中的位置發(fā)生變化,機器人根據(jù)標定結(jié)果,就可以得到繡球的位置,根據(jù)位置調(diào)整自己的運動準確找到繡球。圖像采集的速度達到15幀/s,舵機控制準確度達到0.32°,可以圓滿完成比賽任務(wù)。
結(jié)語
本文以S3C6410作為主控芯片,設(shè)計了具有視覺識別功能的類人機器人控制系統(tǒng)。改進的顏色識別算法利用查表法、類間方差法、連通域等方法對圖像進行處理,取得了良好的視頻識別效果。實踐證明,由該控制系統(tǒng)的設(shè)計方案制作而成的類人機器人,具有良好的自主控制穩(wěn)定性和較好的視覺識別能力,能夠較出色地完成比賽。
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