图像处理支撑下智能小车的研究与实现

智能小车毕业论文范文第五篇：图像处理支撑下智能小车的研究与实现

　　摘要：智能小车系统的构建，必须要从控制电源、路径、驱动、转向、速度等多方面实施处理，基于图像处理的智能小车设计，必须要考虑到智能小车的每个模块的硬件和软件部分。在一定程度上，要实现智能小车系统设计的简易化，第一采集高标准化，特定点采集准确化、传输准确化，以此实现基于图像处理的智能小车的研究。这样才能够真正提高智能小车设计的精准化、有效化。基于此，本文以图像处理下的智能小车的研究与实现为题展开分析与讨论。

　　关键词：图像处理；智能小车；研究与实现；

　　作者简介：陈金伟（1989-），男，福建泉州德化，本科，助教，研究方向：新能源技术及信息化教学。；

　　基金：福建省中青年教师教育科研项目（JZ180974）；

　　1 引言

　　为了保证小车能够快速稳定地行驶，必须要根据图像传感器所采集到的信息，快速地对路径进行判断，并且根据速度检测模块反馈行驶状态，进而能够将信息传递给伺服电机，使其得到相应的控制。并且传感器在实施监测时，需要迅速地对各类信息进行处理，因此各模块的紧密配合度是智能小车快速行驶的关键。智能小车的智能模块主要是完成对各种信息的收集和处理，并且做出决策输出控制信号。智能小车的路径检测是在智能小车的前端安装一个CMOS摄像头以及视频分离模块，主要是对赛道上的一些情况进行实时的监测与识别，进而为小车的速度和转向提供依据。转向模块是通过反馈路面的信息和小车的当前状况，经过控制器的一系列的计算，进而将计算结果传向控制系统。速度检测模块是采用一对红外发射与接管配合的光电码盘来实现的，如此它对信息进行实时监测，将信号反馈给控制器。调试辅助模块是为了方便小车调试，主要是采用通讯设备数码显示8位拨码开关的辅助工具。通信设备可以采集到的赛道图像信息传输到PC机上，对采集的图像进行直观的分析。

　　2 图像处理技术

　　2.1 图像增强

　　图像增强的目的是改善图像的视觉效果，它是各种技术的汇集，还没有形成一套通用的理论。常用的图像增强技术有对比度处理、直方图修正、噪音处理、边缘增强、变换处理和伪彩色等。在多媒体应用中，对各类图像主要进行图像增强处理，各类图像处理软件一般都支持图像增强技术。

　　2.2 图像恢复

　　图像恢复的目的是力求图像保持本来面目，用来纠正图像在形成、传输、存储、记录和显示过程中产生的变质和失真。图像恢复必须首先建立图像变质模型，然后按照其褪化的逆过程恢复图像。

　　2.3 图像识别

　　图像识别也称模式识别，就是对图像进行特征抽取，然后根据图形的几何及纹理特征对图像进行分类，并对整个图像作结构上的分析。通常在识别之前，要对图像进行预处理，包括滤除噪声和干扰、提高对比度、增强边缘、几何校正等。图像识别的应用范围极其广泛，如工业自动控制系统、指纹识别系统以及医学上的癌细胞识别等。

　　2.4 图像编码

　　图像编码的目的是为了解决数字图像占用空间大，特别是在做数字传输时占用频带太宽的问题。图像编码的核心技术是图像压缩。对那些实在无法承受的负荷，只好利用数据压缩使图像数据达到有关设备能够承受的水平。评价图像压缩技术要考虑三个方面的因素：压缩比、算法的复杂程度和重现精度。

　　2.5 图像分割

　　图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。

　　2.6 图像描述

　　图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的特性，一般图像的描述方法采用二维形状描述，它有边界描述和区域描述两类方法。对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描述。随着图像处理研究的深入发展，已开始进行三维物体描述的研究，提出了体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法[1].

　　3 智能车图像采集模块

　　图像采集模块，主要是由摄像头、信号分离电路等部分组成。基于图像处理的智能小车采集模块，可以利用摄像头的特点以及赛车行走的路线，进行监控与获取相应的信息。除此之外，还能够以隔行扫描的方式，对不同的特殊点进行扫描，传送到处理部位，再通过图像的传感芯片转化为电压值，如此再通过电压值实现信号的输出，如此能够真正实现图片扫描信息的传递。电压的高低反映了图像的变化，能够监测到小车运行过程当中的差异性。

　　4 智能车速度采集模块

　　在智能小车的设计过程当中必须要注重速度采集模块，速度检测必须要以重量轻、体积不大的传感器来构建。目前可以通过以下措施实现速度检测模块的构建。首先，要选择好传感器配合的石刚将其镶在小车上面，再在其附近安装原件，就可以检测其磁场的变化，这种传感器质量轻，体积不大，监测到的变化较为准确，也不会增加车子后轮的负载量，但是它容易受到磁场的干扰，容易损坏齿轮。其次，光电编码器也是另外一种速度采集仪器，它可以安在主驱动齿轮上，靠传递获取信息，该方案的优势就是信息准确、精度高，但是会增加后轮的负载量，而且其体积偏大，所以会导致车重增加。其三，光电传感器能够镶嵌在齿轮之间，对齿轮之间的电脉冲进行检测，由此获得速度信息。而且它也可以对齿轮进行打孔，通过接受到的红外光产生脉冲信息，获取速度信息。此方法体积小，不会增加后轮负载，但是容易受到光电管体积的限制。

　　5 智能车转向控制模块

　　智能小车的转向控制模块是智能小车的一个重要部分，小车灵巧的转向是能快速转弯的基础，所以如何加快投机的响应速度是转向控制模块的关键问题。在实际操作当中要对投机的安装方式进行调整和了解，这样才能够进一步确定转向控制模板的效用。首先，要对投机的机械结构进行分析，投机一般是由托盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机等多部分组成，其中小型的直流电机又是原始动力。其次，要明确投机的工作原理。投机是一个典型的闭环反馈系统，在接受信号后能够通过转化获得电压差，进而使得电机的转速能够得到控制。其三，要了解投机的控制方式。它通常是由转向角度和输入投机的正脉冲的关系控制的，所以当输入投机的正脉冲的宽度能够得到控制时，就能够控制投机的转向位置，进而使得投机受到控制。

　　6 智能小车辅助调试模块

　　辅助调试模块分为状态显示模块和在线调试模块。其中状态显示模块是显示智能小车在实际道路中的调试情况，能够实时地观察小车的各种状态，也能够将小车进程中的各种信息进行显示，它通常会使用LCD显示、LED数码管显示、发光二极管显示。其中考虑到LCD的费用较高，而发光二极管显示的信息量较少，所以通常会选用LED数码管显示来自实时的监控小车进程中的各种状态。其次，在线调试模块是在实际赛道调试中，不断修改的控制方案，由此必须安装此类模块，它可以在智能小车的控制系统当中加一个8位拨码开关，提高小车的调试进度[2].

　　7 图像处理技术在自动驾驶中的应用

　　环境感知技术是利用图像技术获得车身周围的环境，对障碍物的信息进行了解，在必要的条件下进行刹车制动，保证汽车的行使安全。在汽车内部的摄像头中利用图像处理技术，可以有效地对周围环境进行了解，车载摄像头根据周围的情况进行分析，将情况传输到电脑，电脑根据环境以及驾驶员需要进行路线规划处理。图像处理技术的应用可以对信息进行有效整合，减轻了驾驶员的操作难度。在自动驾驶中，进行图像处理技术，可以有效提高汽车行驶的安全性，保证人民生活的更加便利。总体上来说图像处理技术是在原有的视屏分析，图像处理上进行的优化。

　　8 交通信息采集

　　在智能化的发展过程中，智能交通系统的应用可以有效地控制交通出行。在交通信息采集中利用图像处理技术，可以对交通情况进行分析，包含车流量、车速、车型分类，以及车辆密集度进行分析，确保交通的顺畅。正确地使用图像处理技术，对交通信息进行采集，将采集的信息进行分析处理从而做出更加正确的判断。在交通拥堵的情况下，图像处理技术可以有效地更改驾驶路线。在智能交通系统中，信息采集技术的有效进步是建立在图像处理技术的优化，在优化技术的同时提高交通安全性和效率。

　　9 结语

　　基于图像处理技术进行智能小车的建设，利用计算机视觉技术提取数字图像中的有效信息，克服了传统的信息模糊的现象。在整个使用过程中，图像处理技术可以有效地进行交通信息的收取，在交通信息的采集中，可以对路况进行了解，给予驾驶员更好的路线，同时在无人驾驶中，提高车辆行驶的安全性。简单来说，图像处理技术推动了车辆智能系统的进步，利用传感器等设备技术，提高车辆行驶的安全，以及对车辆进行有效控制。

　　参考文献

　　[1]张铮，范若怡，言若宁，易环基于图像处理的智能小车无线远程灭火[J]实验室研究与探索，2018,37（1）：33-37.

　　[2]孙晓峰基于图像识别的智能小车障碍物检测方法研究[D]昆明：昆明理工大学，2017.