基于FPGA的小型組足球機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)器人世界杯是一個(gè)世界性的機(jī)器人足球比賽，其鼓勵(lì)人工智能及相關(guān)領(lǐng)域的研究。而視覺(jué)系統(tǒng)作為足球機(jī)器人的主要感知設(shè)備，其性能的好壞對(duì)機(jī)器人性能的發(fā)揮起著決定性作用。
　　 隨著機(jī)器視覺(jué)的作用越來(lái)越顯著，人們對(duì)圖像處理的研究越來(lái)越深入。由于小型組足球機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)識(shí)別的準(zhǔn)確性，實(shí)時(shí)性，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性的要求，使得它是一個(gè)很好的研究機(jī)器視覺(jué)的平臺(tái)。
　　 本項(xiàng)目的目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)供湖北工業(yè)大學(xué)的足球機(jī)器人隊(duì)使用的視覺(jué)系統(tǒng)的

2、工作原型。因?yàn)楝F(xiàn)存的小型組足球機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)通常是利用計(jì)算機(jī)對(duì)攝入的圖像進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)一邊要進(jìn)行圖像的數(shù)據(jù)采集，一邊要對(duì)圖像進(jìn)行各種算法的處理，圖像的處理所需的運(yùn)算，大量的占用了CPU的時(shí)間，從而影響了識(shí)別響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，并且由于足球機(jī)器人快速的運(yùn)動(dòng)和激烈的對(duì)抗，要求視頻捕獲頻率為30幀/秒，即必須在16ms內(nèi)完成視覺(jué)信息處理、通訊、動(dòng)作規(guī)劃等一系列任務(wù)，以形成下一周期的比賽策略，這對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，一些時(shí)間復(fù)雜度高

3、的算法和大量占用CPU時(shí)間的方法很難直接使用。因此本文提出了基于FPGA的視覺(jué)系統(tǒng)。本文以FPGA為平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于YCbCr色彩空間的算法。該系統(tǒng)不僅滿足了視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的需求，還為系統(tǒng)提供了靈活性，可以根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部邏輯功能進(jìn)行配置。不僅如此，基于FPGA的視覺(jué)系統(tǒng)大大縮小了視覺(jué)系統(tǒng)的規(guī)模，更有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定、攜帶和調(diào)試。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所設(shè)計(jì)的小型組足球機(jī)器人視覺(jué)