【脑洞】很渣渣的摄像头C车经验散尽

Quixote

比赛结束很久了，新的比赛也开始了。
比赛为了取得好成绩或许是很有意义的事情。
声明：本文只是一个脑洞！！！！
1.摄像头选型
曝光速度越快越好，应以全局曝光为最优，镜头的非线性畸变应最小，前瞻应考虑最快速度与机械本身的迟滞，分辨率需要仔细斟酌。
基于此，第九届南师的MT9V022，第十届中南的MT9V032，华航的MT9V034都是很不错的选择。镜头选择无畸变镜头，去专门的监控镜头店最好。芯片面积大的适合放在车前部，芯片面积小的适合放在车后部。前瞻2m近瞻5cm就很棒了。分辨率够都能用上。关于提高分辨率可以参考第八届的哈工程摄像头的做法。除此之外，尽可能在左边能完全看见右边。这样很多信息都能够得到。
2.图像处理
主要就是提取出边界，利用图像灰度的二阶导、一阶导、期望就能得到一个很不错的边界了。因为目前赛道还仅仅只是黑白，颜色分别很明确。当时的做法是，一阶导的绝对值大于差值的一个系数，然后一阶导的绝对值大于平均值的一个系数。这个可以先用二阶导的边缘提取法提取出大致边界，然后统计出这两个系数。大体的意义就是说，黑白之间肯定有一个明显的变化，然后用表达式表达出来，然后就可以了。准确率很高。
3.杂谈（上）
得出边界。一个很简单的做法，就是左右相加除以二，得出中线，得出中线似乎是这一话题的根本。有很多种方法，有的直接得出左右的曲率，然后得出中线曲率。其实这个方法不是那么的好。其实只是需要得到一个大致的行进区域，然后进行获得一个很好的行进方向。那么这里需要做的事情包括->路径规划->获取最速路径->进行控制。那么从控制角度来讲，如果将赛道进行等距离分割那么对于控制的意义比等时间分割的意义更大。那么这时候使用主动曝光的摄像头就可以了（MT9V032就可以做到），假设以10cm为分割，或5cm为一个分割，那么这时候需要将编码器进行一个很好的获取，编码器按脉冲获取，那么就是得到标准的距离了，固定脉冲数进行中断，然后对赛道得到边界。速度的获取使用编码器一个脉宽，用这个角度除以单片机运行的时间，FTM提供的脉宽捕捉就是这么做的，得到的速度进行一个平均值滤波就可以很好使用了。对于这种控制方案的话，要求舵机控制与图像处理的时序同步也是没有意义的。1KHz控制一次电机的话，同步采样电流，控制好电流的采样时间点，然后进行滤波就能很好地进行串级闭环了。速度、速度微分（电流）的直流电机转速控制，但如果不考虑差速的话这样就可以了。
4.杂谈（中）
再谈程序结构，程序结构是一个永恒的话题。飞思卡尔智能车单车，大致主要是两块，车体信息（舵机、电机）、赛道信息（最终每次给定的转角）。后者不管怎么看，感觉等距离分割是很必要的。不过也可以记录单次时间走过的路程，然后根据这个来推一些信息，但这感觉总不是很好，但也是对等时间分割的一种妥协。下面谈等时间分割的意义吧，这是西科四队王神跟我说的，S3010舵机的最适合频率是50Hz，我测试了下，确实是这么回事，虽然有一点偏移，但大致不多，也就是说，50Hz的频率给定，S3010的力是最大的，速度也是最快的。那么意义何在呢？50Hz->20ms，3m/s，6cm，差距也不是特别大，跟等距离分割的影响不太大。担心的就是摄像头时序与舵机时序的协调，当时用了异步PWM，强行同步。不过这样对于距离的测量可能就需要一个高精度的测量方式了。不过如果有人能别出心裁，不限制在这种需要知道每段赛道分割的距离，可能会更好。不过对于光电、电磁，做到这点是很容易的。以上便是程序处理时对于赛道信息处理用等时间分割还是等距离分割的一些说明。
5.给出一个初步的方案
说了这些方案，也该有一个自己的方案了。、
>程序时序以摄像头时序为主，等时间分割赛道，异步PWM给舵机。
>使用第五轮测量距离（向第三届中南大学黑影狂飙第三代致敬），测量每次等时间走过的距离。
>电机测量转速与电流。
这三条，是基本的方案了。不过这个方案只是脑洞，并没有经历过实践，大可用那句很著名的书里的不出名的话来描述——“我痛恨理论家，因为他们的高屋建瓴”。6.杂谈（下）
7.路径规划
直道的速度直接由弯道决定，再除去轮胎等情况的问题下，弯道能达到多快是决定一切的一个重要因素。以曲率最小的方式度过弯道就是最优的路径，就是说以最缓的轨线压过赛道，关于十字的最优路径，我觉得再没有这一视频更有说服力：
对于曲率进行滤波，再以曲率与车体的曲率进行偏差计算，处理好暂态稳态，就是路径规划的意义所在，给予车子一个良好的输入。这种路径，我看到的还比较少，不过路径最好的车也未必是最快的车，因为这个比赛，并不是这种仿真，而是一个综合性的赛事。也许还有更好的路径规划方案，等我以后发现，再开帖说。
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马上要去上课了，还有这几块没有谈。杂谈（下）、电机控制、车体控制。先这样吧，我改下标题，下次想写的时候再写吧。

insurance123

启发挺大的，谢谢

gxy365

:(:D:D:D:D

微末凡尘

66666

zheer

超赞，谢谢！

zheer

超赞！

木易易易易

学习了

Dema

这个视频使用什么模拟的？

yangs

膜拜大神

月影y

Quixote 发表于 2016-4-20 10:07
等距离分割，或者知道距离分割后进行路径规划

请问舵机控制与图像处理的时序同步是什么意思呢，同步是希望达到什么样的效果？

尼伯阳

楼主大神！不知有没有用过鹰眼OV7725，求给个评价，小白一直想换摄像头呢！