文档介绍：第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计武汉科技大学信息科学与工程学院第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计?两种检测方案的比较—— MCU 端口资源少摄像头传感器方案 、种类少 MCU 端口资源较多 两种检测方案的比较两种检测方案的比较武汉科技大学信息科学与工程学院第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计?D 型和 CMOS 型,其中 CMOS 型摄像头工艺简单,价格便宜,对于识别智能车赛道这样的黑白二值图像能力足够,因此,我们以下主要以 CMOS 型摄像头为例,介绍基于摄像头方案的智能车详细设计。武汉科技大学信息科学与工程学院 7 机械设计 1 7 硬件设计 软件设计 3 第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计第7章智能汽车设计实践——摄像头型设计武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?同光电管方案比起来,摄像头方案机械设计的不同主要体现在摄像头传感器的安装上,而舵机及车速检测单元的安装基本同光电管一样。下面我们将重点介绍摄像头传感器安装这一问题。?摄像头的作用是检测道路的信息,相当于人的眼睛,其视野范围和前瞻距离决定了小车的过弯性能和速度。所以摄像头的安装方式要适当。摄像头的安装方案有两种:一种是正向安装,另一种是旋转 90 °安装。武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?图像采集是智能车设计的一个技术难点。普通图像传感器通过行扫描方式,将图像信息转换为一维的视频模拟信号输出。由于 S12 的 A/D 转换器采集速度较低,进行 10 位 A/D 转换所需要的时间为 7 μs。这样,采集的图像每行只有 8个像素,图像的水平分辨率很低。倘若在此基础之上就进行智能车的路径识别,则很可能漏检宽度仅 cm 的黑色引导线,从而导致某些控制决策因无法获取足够精度的路径信息而失效。但同时, S12 每场图像大约可以采集 300 行左右的图像信息,故图像的垂直分辨率相对较高。武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?而按照大赛采用跑道的形状特点,这些跑道都是由直线和圆弧组成的,检测车模前方一段路径参数,只需要得到中心线上 3~5个点的位置信息就可以估算出路径参数,如位置、方向和曲率等。通过图像中的若干行信息就可以检测出这排点的位置,故所需的检测图像应该是水平分辨率高, 垂直分辨率低。武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?倘若正向安装摄像头,尽管水平方向的视野开阔一些,不至于迷失黑线跑出赛道。但实际采集到的图像是水平分辨率低,垂直分辨率高,与所需的检测图像要求刚好相反。?为了保证不漏检黑色引导线,正向安装就需要提高水平方向的分辨率,这就需要大大提高 MC9S12DG128 单片机的 A/D 采样频率,导致 MC9S12DG128 超频使用。单片机超频使用会影响系统稳定性,容易发生程序失稳的现象。?除此之外,由于正向安装采集到的图像宽度大,长度短, 致使智能车容易看到赛道边缘以及地面,产生较大的干扰,而且对底端的图像信息丢失也过多,大大影响过弯速度。武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?倘若将 CMOS 摄像头旋转 90 °安装,输出的图像信息也将旋转 90 °,通过 S12 的 A/D 转换器采集的图像信息,水平分辨率与垂直分辨率会发生互换,从原来的水平分辨率低、垂直分辨率高的图像变成水平分辨率高、垂直分辨率低的实际图像,正好符合道路参数检测模型的要求。?在同样保证 90 cm 的前瞻下,底端的宽度有 22 cm 左右,顶端 65 cm ,可以达到避免地面干扰的效果。同时底端仅有不到 20 cm 的图像丢失, 而且摄像头的俯角相对较小,可以克服反光的问题,这样过弯道的时候会有安全保障。武汉科技大学信息科学与工程学院 机械设计 机械设计?此外,摄像头所架的高度一定要适宜。架得过高会导致小车的视野过大,看到的黑线变得太细, 还会导致智能车的重心太高,使智能车快速过弯时容易翻车;架得太低又会影响前瞻,带来反光的问题,影响采样