OpenCV实现机器人的单目寻线

OpenCV实现机器人的单目寻线
[align=center]BY 郭世龙[/align]
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[align=left] 前一段时间实验室组队参加学校第一届机器人设计大赛。很有希望的前三甲因为场地灯光的原因没拿到，只[/align]
[align=left]获得了一个安慰心里的创意奖。[/align]
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[align=justify]1. 比赛内容、要求 [/align]
[align=justify] 以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）等方面的应用。 [/align]
[align=justify]考察要点：电机控制、传感器的设计或使用、控制算法。 [/align]
[align=justify]参赛器材：一辆智能小车；主控MCU以及外围电路； 可以识别黑色和白色的传感器; 其它必要的设备。 [/align]
[align=justify]竞赛要求： [/align]
[align=justify]（1）机器人从起跑线A处出发（车体不得超过起跑线），沿引导线运行。在始发点A处铺设的引导线下埋有1块宽度为10cm的薄铁片。机器人运行两圈后，检测到铁片，立即停止。 [/align]
[align=justify]（2）机器人从起跑线A处出发，沿引导线运行轨道两圈，最后返回A处。 返回位置与出发位置误差应最小（出发位置A为机器人的中心点位置）。 [/align]
[align=justify]（3）机器人完成上述任务后应立即停止但全程行驶时间不能大于5分钟。[/align]
[align=justify]场地示意图：[/align]



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总体感觉这次大赛中的小车设计没有有什么创意，尤其是探测黑线的传感器基本都是探测可见光传感一字或弧形阵列。于是有了这个用视觉寻线的机器人小车。
[align=justify]2.硬件结构[/align]
[align=justify]笔记本电脑1台：Core Duo T2350 1.86GHz ， 896M 内存；[/align]
[align=justify]普通摄像头80万像素1个；[/align]
[align=justify]PIC单片机组成的控板1个；[/align]



3.寻线方法
首先我们看看机器人小车“眼”中的黑线







以上三张图分别是“直行”，“右转”，“左转”的图像。

从图像上我们注意到实际上我们之需处理黑白两种颜色就可以了，所以我们首先将采集到的图像二值化，如何二值化就看你自己的选择了，简单的你可以自己定义一个阈值，复杂的可以使用自适应的阈值方法。阈值之后图像有可能或有些瑕点，可以通过腐蚀、膨胀的的图像处理方法去除。

4.指令形成

指令的形成有多种方法，其一就是将图像分成左中右三个部分，然后计算黑线的质心，质心在图像的右侧则右转，质心在左侧怎左转，质心在中间则直行。我采用的方法是将图像分为左右两部分，分别统计在图像左侧黑线像素的个数以及在图像右侧个个数，当左侧图像的个数明显多于右侧时，则左转，相反则右转，基本相当时则执行。为了方便处理将二指图像反转处理。

阈值反转后的图像如下



5.寻线







注：如需要工程文件请留言