基于FPGA和嵌入式系統(tǒng)的實時圖像處理.pdf

1、Y689270浙江人學(xué)碩十論文摘要陸地自主車(AutonomousLandVehicle簡稱ALV)是一種能夠在道路Ru野外連續(xù)地、實時地自主運動的智能移動機器人，其研究涉及多個學(xué)科的理論與技術(shù)，具有重大的研究價值和應(yīng)用價值。在各種導(dǎo)航技術(shù)中視覺導(dǎo)航相對與其他的方法，本身不發(fā)出光以及其他輻射源，其有隱蔽性好，測量快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點。因此，視覺導(dǎo)航是ALV研究的一個重要內(nèi)容。本論文旨在對應(yīng)用于地面自主車導(dǎo)航的視覺系統(tǒng)進(jìn)行研究和實現(xiàn)。對進(jìn)路圖

2、像的準(zhǔn)確、實時采集是視覺研究的基礎(chǔ)，本文h先對此問題展開研究。論文的第_章提出了視頻采集卜的具體技術(shù)指標(biāo)并設(shè)計了專用的圖像采集卡。該方案使用Philips公司的TDA8708及SAA7196作為前端模數(shù)轉(zhuǎn)換、視頻解碼芯片，將電視信號直接轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)字信號，并由現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)作為控制器將數(shù)字信號存入128KBX3的幀緩沖存儲器，PCI接口芯片PCT9054提取有用數(shù)據(jù)送到主機。實踐證明該采集卡能夠完成對道路圖像的準(zhǔn)確、實時

3、采集。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、可靠性高、成本低、體積小、功耗低的特點決定了其是地面自主車計算、控制系統(tǒng)的理想選擇，本文接著對嵌入式系統(tǒng)在陸地自主車視覺導(dǎo)航中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。第二章重點介紹了嵌入式系統(tǒng)的組成及應(yīng)用開發(fā)。首先明確了嵌入式系統(tǒng)的定義和體系結(jié)構(gòu)，接著介紹了其軟硬件組成。在此基礎(chǔ)上介紹了套成熟的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)。第四章提出了一套適用于嵌入式系統(tǒng)的道路識別算法。該算法結(jié)合了基于聚類的I^9值分割和

4、邊緣跟蹤算法，并在不影響處理結(jié)果的基礎(chǔ)上對做了一定的優(yōu)化，降低了算法的空間和時間復(fù)雜度，更適合于在嵌入式系統(tǒng)上運行，能同時用于檢測結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化逆路環(huán)境下的道路邊界。實踐證明該算法能夠在I述兩種道路環(huán)境下取得良好的檢測效果。關(guān)鍵詞:計算機視覺、圖像采flz、道路檢測，陸地自土車浙江大學(xué)碩1論文第一章緒論互1.1研究的目的和意義本文研究的系統(tǒng)是以陸地自主車(ALVAutonomousLandVehicle)的二維實時視覺處理系統(tǒng)為應(yīng)用背

5、景的。陸地自主車又稱為室外智能移動機器人(OutdoorIntelligentMobileRobot)或無人駕駛車輛與智能移動機器人(UnmannedVehicleandIntelligentRobot)。它在室外環(huán)境中，可以按照預(yù)先給定的日標(biāo)任務(wù)，結(jié)合己知的地理信息做出路徑規(guī)劃，在行駛的過程中能夠不斷感知和判斷周圍的環(huán)境信息，自主地做出各種決策，隨時調(diào)整車輛自身的行駛狀態(tài)并執(zhí)行相應(yīng)的動作和操作。陸地自主車輛具有廣闊的應(yīng)用前景，利用它們

6、，在交通運輸方面可以構(gòu)成智能公路系統(tǒng)，完成部分路段的自動駕駛功能在軍事方面，可以在核污染或者化學(xué)污染區(qū)進(jìn)行采樣、處理工作與進(jìn)行爆破作業(yè)在農(nóng)田作業(yè)中，可以實現(xiàn)精確作業(yè)，提高農(nóng)田作業(yè)的精度和效果。1.1.1陸地自主車輛的組成按照功能劃分，自主機器人主要包括以下幾個部分:I、傳感器:用來感知周圍環(huán)境，經(jīng)常使用的包括攝像機、激光雷達(dá)、超聲測距等。一般還包括傳感器數(shù)據(jù)處理模塊，以及多傳感器的數(shù)據(jù)融合模塊。Z、定位系統(tǒng):用來確定機器人位置和姿態(tài)，經(jīng)