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標題: 2023年電賽E題思路和代碼分享 openMV設計運動目標控制與自動追蹤系統 [打印本頁]

作者: diogenescask 時間: 2024-11-15 12:26
標題: 2023年電賽E題思路和代碼分享 openMV設計運動目標控制與自動追蹤系統
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

見圖片

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