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項目使用K210與 openMV設計了一個運動目標控制與自動追蹤系統。系統包括使用深度學習進行識別激光位置,其中紅色激光筆模擬運動目標、綠色激光筆指示自動追蹤,并將識別到的位置信息控制舵機移動。通過K210和stm32串口通信實現圖像處理和舵機運動控制功能,實現了紅色光斑的位置控制以及綠色光斑的自動追蹤功能。實驗結果表明,系統能夠較準確追蹤紅色光斑,在規定的時間內完成移動和復位功能。本設計可應用于各種需要目標追蹤的場景,具有較高的實用性和可擴展性。
1.基本要求
(1)復位功能。紅色光斑能從屏幕任意位置回到原點。
(2)運動目標控制系統。紅色光斑能在30秒內沿屏幕四周邊線順時針移動一周,移動時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紙四邊貼一個長方形,構成A4靶紙。將此 A4 靶紙貼在屏幕自定的位置。啟動運動目標控制系統,紅色光斑能在30 秒內沿膠帶順時針移動一周。
(4)用約1.8cm寬的黑色電工膠帶沿A4紙四邊貼一個長方形,構成A4靶紙。將此A4靶紙貼在屏幕自定的位置。啟動運動目標控制系統,紅色光斑能在30秒內沿膠帶順時針移動一周。
2.發揮要求
(1)運動目標位置復位,一鍵啟動自動追蹤系統,控制綠色光斑能在2秒 內追蹤紅色光斑,追蹤成功發出連續聲光提示。此時兩個光斑中心距離應≤3cm。
(2)運動目標重復基本要求(3)、(4)的動作。綠色激光筆發射端可以放置在其放置線段的任意位置,同時啟動運動目標及自動追蹤系統,綠色光斑能自動追蹤紅色光斑。啟動系統2秒后,應追蹤成功,發出連續聲光提示。
3. 程序設計
3.1.stm32控制舵機運動
Stm32使用pid算法同時控制x軸與y軸的移動,將x軸與y軸的各個參數進行pid運算,再將角度返回給單片機,從而可以進行控制。舵機采用pwm進行控制,由于考慮其穩定性,需要將舵機旋轉速度變慢,也就是說要將pwm波分成很多小段再每一段延遲一定秒數輸出,故程序將要進行旋轉的a角度與b角度進行了除以n(n很大),在一個執行n次的循環中每次將舵機x軸旋轉a/n度,y軸旋轉b/n度,實現舵機的平穩運行。
3.2.k210識別矩形并返回四角的像素坐標
調用庫函數識別矩形,并返回四個角的像素坐標。設計實驗計算得到k210鏡頭的焦距后,計算所識別到的每兩個像素坐標之間的角度,通過相似三角形得到實際坐標的位置,再控制舵機的運動。
3.3.openmv識別紅色激光并跟蹤
通過不斷調整顏色閾值,再對攝像頭進行曝光調節,關閉圖像處理,再使用二值化的方法對圖像進行處理,使得攝像頭能夠穩定的識別到紅色激光點。識別到激光點以后,以攝像機中心為原點,計算識別到的激光點的坐標與原點的坐標差,再使用openmv控制兩個舵機運動,通過每一幀圖像與上一幀圖像的對比,產生角度差,再使用pid算法控制兩個舵機運動從而實現跟蹤。
3.4.原理圖
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