工作室課題小車走迷宮-大連民族大學(xué)

1、工作室課題小車走迷宮,大連民族學(xué)院 電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,課題介紹,計算機(jī)控制小車推球（☆☆☆）利用計算機(jī)自動發(fā)布指令控制小車將物體推到指定位置攝像頭監(jiān)控小車位置，通過圖像處理，對小車發(fā)布運(yùn)動指令。計算機(jī)與小車之間的通信為串行通信（有線）或無線方式小車已有，可根據(jù)需要改進(jìn)并編寫控制程序計算機(jī)控制小車走迷宮（☆☆☆☆）計算機(jī)控制小車走出迷宮其他與“小車推球”類似小車自動走迷宮（☆☆☆☆☆☆）沒有計算機(jī)，全部利用小車上

2、的處理器進(jìn)行控制需要良好的硬件及軟件能力，時間充裕兩組限制,現(xiàn)有資源介紹,1、小車照片,,2、迷宮的圖片,現(xiàn)有資源介紹,電腦鼠的相關(guān)比賽,2006國際電腦鼠邀請賽表演（新加坡）第三屆上海市嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用競賽”——暨“IEEE標(biāo)準(zhǔn)電腦鼠走迷宮”邀請賽（長三角地區(qū) ） http://www.micromouse.com.cn/,相關(guān)背景知識,,,,USB線,無線通訊,傳感或拍攝,迷宮,,通訊協(xié)議,本地控制,圖像識別,遠(yuǎn)

3、程控制,,Software,,系統(tǒng)組成與信息流程,相關(guān)背景知識,系統(tǒng)基本框圖,相關(guān)背景知識,計算機(jī)控制小車走迷宮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,技術(shù)難點(diǎn),圖像實(shí)時采集圖像處理——預(yù)處理，形狀檢測，小車跟蹤，攝像機(jī)標(biāo)定最優(yōu)線路生成閉環(huán)控制算法小車電機(jī)控制單片機(jī)編程、通信,相關(guān)背景知識,提供的材料,玩具小車一部，采用直流電機(jī)驅(qū)動。小車驅(qū)動電路板（89S52板+電機(jī)控制板各一）USB-RS232線纜一根無線模塊一對。,課程組織形式及要求,基本要求

4、,小車可根據(jù)需要自行改裝，如加裝標(biāo)志物品，車牌號碼等（加分），但不得做破壞性設(shè)計（扣分）。運(yùn)行過程中不得故意劇烈沖撞迷宮（扣分）?？墒褂萌我廛浖M(jìn)行算法設(shè)計，但不得完全采用市場上已有的現(xiàn)成的可執(zhí)行程序（即應(yīng)能提供源代碼），軟件算法應(yīng)能適應(yīng)變化的迷宮。小車與計算機(jī)的通訊可采用RS232串行通信模式，亦可采用無線模塊。,課程組織形式及要求,組長負(fù)責(zé)制組長負(fù)責(zé)組內(nèi)成員的管理，組內(nèi)任務(wù)分配，組員的考核，與教師和助教的溝通組長負(fù)責(zé)

5、組員的管理與考核與教師和助教的溝通助教助教的作用在于解決實(shí)驗(yàn)室安排、儀器使用問題，并提供宏觀的、經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)，不能負(fù)責(zé)具體細(xì)節(jié)支持。每組分配一名對口助教，有問題可以先于對口助教聯(lián)系，其他助教亦可咨詢。教師總體支持，協(xié)調(diào),課程組織形式及要求,成績組成,小組成績（ 80% ）  – 作品（40%）（外觀、功能、軟件及硬件的易操作性等）  – 報告 （30%）（完整性、合理性、可讀

6、性、可參考性等）  – 每周進(jìn)度文檔（5%） – 對其他組的貢獻(xiàn)（5%）  個人成績（ 20% ）  – 組長及助教對組員的評價 （10 +5 ） – 論壇貢獻(xiàn)度 （5%） 個人突出貢獻(xiàn)加分（ <10% ，總成績不超過100）,課程組織形式及要求,課程進(jìn)度,1-3周：分組，選題4-8周：查找資料，方案設(shè)

7、計，同時開設(shè)講座9-15周：制作，功能實(shí)現(xiàn)16周：驗(yàn)收17周：完成課程設(shè)計報告,課程組織形式及要求,課程講座,圖像處理基礎(chǔ)及軟件包（OPEN CV)的使用初步Labview使用基礎(chǔ)LabWindows/CVI使用基礎(chǔ)微處理器89S52及其Keil C使用基礎(chǔ),根據(jù)小組選題或個人興趣選擇參加，提前1-2周網(wǎng)上公布講座時間及具體內(nèi)容，參加講座不計入平時成績。,課程組織形式及要求,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV圖像處理軟

8、件包簡介,課題中的成像系統(tǒng)要求,光源亮度要足夠、均勻成像的投影關(guān)系鏡頭聚焦使整個場景清晰,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV 介紹,OpenCV = Open Source Computer Vision LibraryOpenCV是跨平臺的函數(shù)庫，獨(dú)立于操作系統(tǒng)/硬件/圖形管理器,支持Windows和Linux環(huán)境OpenCV的開發(fā)目的是實(shí)時應(yīng)用，代碼效率高，運(yùn)算速度快OpenCV為Integrated Perform

9、ance Primitives (IPP) 提供了透明接口,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV的功能,圖像數(shù)據(jù)的操作 ( 分配、釋放、復(fù)制、設(shè)置和轉(zhuǎn)換)圖像是視頻的輸入輸出I/O （文件與攝像頭的輸入、圖像和視頻文件輸出） 矩陣和向量的操作以及線性代數(shù)的算法程序（矩陣積、解方程、特征值以及奇異值等） 各種動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（列表、隊(duì)列、集合、樹、圖等）,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV的功能,基本的數(shù)字圖像處理（濾波、邊緣

10、檢測、角點(diǎn)檢測、采樣與差值、色彩轉(zhuǎn)換、形態(tài)操作、直方圖、圖像金字塔等）結(jié)構(gòu)分析（連接部件、輪廓處理、距離變換、各自距計算、模板匹配、Hough變換、多邊形逼近、直線擬合、橢圓擬合、Delaunay 三角劃分等）攝像頭定標(biāo)（發(fā)現(xiàn)與跟蹤定標(biāo)模式、定標(biāo)、基本矩陣估計、齊次矩陣估計、立體對應(yīng)）,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV的功能,運(yùn)動分析（光流、運(yùn)動分割、跟蹤）目標(biāo)識別（特征法、隱馬爾可夫模型：HMM）基本的GUI （圖像與

11、視頻顯示、鍵盤和鼠標(biāo)事件處理、滾動條）圖像標(biāo)注（線、二次曲線、多邊形、畫文字）,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV的模塊,CV,Highgui,CXCORE,,,CV：圖像處理、視覺算法CXCORE：基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、運(yùn)算Highgui：GUI，圖像、視頻接口,OpenCV圖像處理包簡介,例程1,1. #include 2. #include 3. #include 4. int main( int argc, char*

12、* argv ) {5. CvPoint center;6. double scale=-3;7. IplImage* image = argc==2 ? cvLoadImage(argv[1]) : 0;8. if(!image) return -1;9. center = cvPoint(image->width/2,image->height/2);10. for

13、(int i=0;iheight;i++)11. for(int j=0;jwidth;j++) {12. double dx=(double)(j-center.x)/center.x;13. double dy=(double)(i-center.y)/center.y;14. double weight=exp((dx*dx+dy*dy)*scale)

14、;15. uchar* ptr = &CV_IMAGE_ELEM(image,uchar,i,j*3);16. ptr[0] = cvRound(ptr[0]*weight);17. ptr[1] = cvRound(ptr[1]*weight);18. ptr[2] = cvRound(ptr[2]*weight); }19. cv

15、SaveImage( “copy.png”, image );20. cvNamedWindow( "test", 1 );21. cvShowImage( "test", image );cvWaitKey();cvReleaseImage(&image);23. return 0; },IplImage結(jié)構(gòu)：int nChannels：1、2、3、4通道

16、depth：IPL_DEPTH_8U，IPL_DEPTH_32Fint origin：0 - 頂—左結(jié)構(gòu), 1 - 底—左結(jié)構(gòu)int width：圖像寬像素數(shù)int height：圖像高像素數(shù)int imageSize：圖像數(shù)據(jù)大小int widthStep：排列的圖像行大小，以字節(jié)為單位char * imageData：指向排列的圖像數(shù)據(jù)對一幅灰度圖象，nChannels為1，對RGB圖像nChannels為

17、3或者4；depth通常為IPL_DEPTH_8U，即8位整型。I(x,y)c ~ ((T*)(img->imageData + img->widthStep*y))[x*N + c]OpenCV定義宏：I(x,y)c ~ CV_IMAGE_ELEM( img, T, y, x*N + c ),OpenCV圖像處理包簡介,例程1,安裝OpenCV 1.0版，選擇注冊環(huán)境變量打開VS2005，創(chuàng)建項(xiàng)目，編寫代碼，設(shè)置

18、OpenCV的路徑編譯運(yùn)行,OpenCV圖像處理包簡介,OpenCV與Windows位圖,OpenCV -> Bitmap:例程// 利用OpenCV打開圖像image = cvLoadImage("lena.bmp");// 將IplImage結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為位圖hBitmap = IplImage2DIB(image);//顯示BitBlt (hdc, 0, 0, image-

19、>width, image->height, hdcMem, 0, 0, SRCCOPY) ;,Bitmap->OpenCV例程// 打開位圖dBitmap.DibLoadImage(hWnd, true);// 將位圖轉(zhuǎn)為IplImage結(jié)構(gòu)hdc = GetDC(hWnd);hBmpApi = dBitmap.CreateDDB(hdc);imageApi = hBitmap2Ipl(h

20、BmpApi);ReleaseDC(hWnd, hdc);// 顯示cvNamedWindow("OpenCV", 1);cvShowImage("OpenCV", imageApi);,利用OpenCV的Highgui訪問圖像、視頻、攝像頭，直接獲取OpenCV格式的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像處理，最后轉(zhuǎn)為位圖在VC++程序中顯示利用WinAPI或MFC訪問圖像、數(shù)據(jù)、攝像頭，再將獲取

21、的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為OpenCV格式，用OpenCV進(jìn)行圖像處理，最后再將結(jié)果轉(zhuǎn)換為位圖在VC++程序中顯示,OpenCV圖像處理包簡介,例程2,OpenCV圖像處理包簡介,例程3,CvCapture* capture = 0;IplImage * frame;capture = cvCaptureFromCAM(1);cvNamedWindow( "OpenCV", 1 );if(capture) {while

22、(1) {if( !cvGrabFrame( capture )) break;frame = cvRetrieveFrame( capture );if( !frame ) break;cvShowImage("OpenCV", frame);if( cvWaitKey( 5 ) >= 0 )

23、 break;}cvReleaseImage( &frame );cvReleaseCapture( &capture );}cvDestroyWindow("OpenCV");,OpenCV圖像處理包簡介,課外作業(yè),熟悉OpenCV，了解CxCore，CV庫編寫一個WinAPI或MFC或OpenCV程序直接調(diào)用VFW，或者調(diào)用OpenCV采集攝像頭圖像，顯示在Win