數(shù)字形態(tài)學(xué)濾波器與智能車路徑記憶

　　在數(shù)字圖形處理領(lǐng)域中，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)主要用于非線性變形，它可以局部地修改信號(hào)的幾何特征，并提供有關(guān)信號(hào)的幾何特征信息。根據(jù)不同的信號(hào)的形態(tài)特征，可以采用不同的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，這些數(shù)學(xué)形態(tài)與運(yùn)算都被視為數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器。在這種應(yīng)用方法中，每一個(gè)信號(hào)都被視為適當(dāng)?shù)木S數(shù)的歐幾里德空間中的集合。數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器被定義為集合的運(yùn)算，它使信號(hào)的圖形變形，以提供關(guān)于其幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)字化信息。對(duì)于被視為集合的二進(jìn)制信號(hào)，腐蝕、膨脹、開運(yùn)算和閉運(yùn)算是最簡(jiǎn)單的形態(tài)運(yùn)算。這些濾波器還可以引申到多維信號(hào)中去。此時(shí)，形態(tài)濾波器利用的是灰值圖的數(shù)學(xué)形態(tài)運(yùn)算的定義。下面將探討如何將數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器應(yīng)用到舵機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)(一維數(shù)字信號(hào))的處理中，實(shí)現(xiàn)去除脈沖噪聲和減小擾動(dòng)，以及在單片機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)和快速運(yùn)算的方法。

　　數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器通常是用在二維圖形的處理，為把數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器推廣到一維的信號(hào)的處理中，下面再介紹一下腐蝕、膨脹、開運(yùn)算和閉運(yùn)算這一個(gè)基本運(yùn)算在一維信號(hào)處理中的定義：

　　設(shè)H、K分別為h[n]和k[n]的定義域，長(zhǎng)度分別為N和M，一般N>M。H和K均為整數(shù)集合。

　　h[n]指包含舵機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)的數(shù)字化序列，k[n]指結(jié)構(gòu)元素序列。

　　h被k腐蝕： 

　　采用數(shù)字形態(tài)濾波方法，還要選用合理的算法。其中，如何選取模板序列的長(zhǎng)度是關(guān)鍵，如果模板序列過(guò)長(zhǎng)會(huì)將有用信號(hào)當(dāng)作噪聲濾除，過(guò)短則達(dá)不到濾除噪聲的目的。在采樣速率一定的情況下，序列的長(zhǎng)度與時(shí)間成正比，這要求模板的長(zhǎng)度要小于模型車的最小轉(zhuǎn)彎時(shí)間，大于舵機(jī)擾動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。第一圈讓模型車勻速通過(guò)，這樣處理有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　1) 可以固定最小轉(zhuǎn)彎時(shí)間，從而確定模板的長(zhǎng)度。非勻速通過(guò)時(shí)速轉(zhuǎn)彎時(shí)間不定，要求模板長(zhǎng)度可變，從而造成后續(xù)處理復(fù)雜，穩(wěn)定性不高。