標(biāo)題: 2023年電賽E題思路和代碼分享 openMV設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制與自動(dòng)追蹤系統(tǒng) [打印本頁]
作者: diogenescask    時(shí)間: 2024-11-15 12:26
標(biāo)題: 2023年電賽E題思路和代碼分享 openMV設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制與自動(dòng)追蹤系統(tǒng)
項(xiàng)目使用K210與 openMV設(shè)計(jì)了一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制與自動(dòng)追蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)包括使用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行識(shí)別激光位置，其中紅色激光筆模擬運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、綠色激光筆指示自動(dòng)追蹤，并將識(shí)別到的位置信息控制舵機(jī)移動(dòng)。通過K210和stm32串口通信實(shí)現(xiàn)圖像處理和舵機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)了紅色光斑的位置控制以及綠色光斑的自動(dòng)追蹤功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠較準(zhǔn)確追蹤紅色光斑，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成移動(dòng)和復(fù)位功能。本設(shè)計(jì)可應(yīng)用于各種需要目標(biāo)追蹤的場景，具有較高的實(shí)用性和可擴(kuò)展性。
1.基本要求
（1）復(fù)位功能。紅色光斑能從屏幕任意位置回到原點(diǎn)。
（2）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制系統(tǒng)。紅色光斑能在30秒內(nèi)沿屏幕四周邊線順時(shí)針移動(dòng)一周，移動(dòng)時(shí)光斑中心距邊線距離≤2cm。
（3）用約1.8cm寬的黑色電工膠帶沿A4紙四邊貼一個(gè)長方形，構(gòu)成A4靶紙。將此 A4 靶紙貼在屏幕自定的位置。啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制系統(tǒng)，紅色光斑能在30 秒內(nèi)沿膠帶順時(shí)針移動(dòng)一周。
（4）用約1.8cm寬的黑色電工膠帶沿A4紙四邊貼一個(gè)長方形，構(gòu)成A4靶紙。將此A4靶紙貼在屏幕自定的位置。啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)控制系統(tǒng)，紅色光斑能在30秒內(nèi)沿膠帶順時(shí)針移動(dòng)一周。
2.發(fā)揮要求
（1）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置復(fù)位，一鍵啟動(dòng)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，控制綠色光斑能在2秒 內(nèi)追蹤紅色光斑，追蹤成功發(fā)出連續(xù)聲光提示。此時(shí)兩個(gè)光斑中心距離應(yīng)≤3cm。
（2）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)重復(fù)基本要求（3）、（4）的動(dòng)作。綠色激光筆發(fā)射端可以放置在其放置線段的任意位置，同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)及自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，綠色光斑能自動(dòng)追蹤紅色光斑。啟動(dòng)系統(tǒng)2秒后，應(yīng)追蹤成功，發(fā)出連續(xù)聲光提示。
3. 程序設(shè)計(jì)
3.1.stm32控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)
Stm32使用pid算法同時(shí)控制x軸與y軸的移動(dòng)，將x軸與y軸的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行pid運(yùn)算，再將角度返回給單片機(jī)，從而可以進(jìn)行控制。舵機(jī)采用pwm進(jìn)行控制，由于考慮其穩(wěn)定性，需要將舵機(jī)旋轉(zhuǎn)速度變慢，也就是說要將pwm波分成很多小段再每一段延遲一定秒數(shù)輸出，故程序?qū)⒁M(jìn)行旋轉(zhuǎn)的a角度與b角度進(jìn)行了除以n（n很大），在一個(gè)執(zhí)行n次的循環(huán)中每次將舵機(jī)x軸旋轉(zhuǎn)a/n度，y軸旋轉(zhuǎn)b/n度，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
3.2.k210識(shí)別矩形并返回四角的像素坐標(biāo)
調(diào)用庫函數(shù)識(shí)別矩形，并返回四個(gè)角的像素坐標(biāo)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)算得到k210鏡頭的焦距后，計(jì)算所識(shí)別到的每兩個(gè)像素坐標(biāo)之間的角度，通過相似三角形得到實(shí)際坐標(biāo)的位置，再控制舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
3.3.openmv識(shí)別紅色激光并跟蹤
通過不斷調(diào)整顏色閾值，再對(duì)攝像頭進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，關(guān)閉圖像處理，再使用二值化的方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，使得攝像頭能夠穩(wěn)定的識(shí)別到紅色激光點(diǎn)。識(shí)別到激光點(diǎn)以后，以攝像機(jī)中心為原點(diǎn)，計(jì)算識(shí)別到的激光點(diǎn)的坐標(biāo)與原點(diǎn)的坐標(biāo)差，再使用openmv控制兩個(gè)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，通過每一幀圖像與上一幀圖像的對(duì)比，產(chǎn)生角度差，再使用pid算法控制兩個(gè)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)跟蹤。
3.4.原理圖

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