飞思卡尔摄像头算法

1.接脚说明以及与程序的关系

在这里插入图片描述

左边八个引脚与单片机IO口相连，在某一个时刻，并行向单片机发送八个数据数值为（0-255）代表某一个点的灰度值
VS脚 HR脚和CLK脚其中在摄像头向单片机要发送一张图像时 VS会给一个高脉冲来表示第一个信号的开始 HR表示行信号在一张图像的信息传递过程中会有60个高脉冲来表示60个行（不需要接线）而CLK表示点信号在每两个HR脉冲之间会有80个高脉冲来表示80个点。这样的话总共有60x80共4800个点可以通过中断读取VS和CLK来依次获取每个点。

在这里插入图片描述

DMA模块+外部中断结合，自动读取摄像头数据
```
unsigned char image[4800];//图像数组
```

2.双峰法二值化

这个算法是通过统计4800个点中不同灰度的数量获取在第一高峰和第二高峰的峰谷灰度来作为阈值进行二值化

如图上的120就是通过该算法获取的阈值

在这里插入图片描述

统计直方图

int i;
unsigned char YUZHI;//阈值
unsigned int huidu[256] = {0};//灰度直方图数组for(i=0;i<256;i++)
{huidu[image[i]]++;//统计灰度直方图 
}

寻找第一和第二高峰以及阈值

/*第一高峰*/
unsigned int H1 = 0;//第一高峰海拔值
unsigned char D1;   //第一高峰位置for(i=0;i<255;i++)
{if(huidu[i]>H1){H1 = huidu[i];//记录海拔D1 = i;       //记录位置}
}
/*第二高峰*/
unsigned int H2 = 0;//第二高峰海拔值
unsigned char D2;   //第二高峰位置for(i=0;i<255;i++)
{if(i==D1) continue;//跳过第一高峰if(huidu[i]==H1) continue;//排除第一高峰有相同的可能性（是平的）if(huidu[i]>H1){H2 = huidu[i];//记录海拔D2 = i;       //记录位置}
}
/*找山谷*/
unsigned int H3 = 4800;//山谷海拔值
unsigned char D3;   //山谷位置if(D1<D2)
{for(i=D1;i<D2;i++){if(huidu[i]<H3){H3 = huidu[i];//记录海拔D3 = i;       //记录位置}}
}
else
{for(i=D2;i<D1;i++){if(huidu[i]<H3){H3 = huidu[i];//记录海拔D3 = i;       //记录位置}}
}
YUZHI = D3;

图像二值化

unsigned char image1[60][80];//二维图像临时处理数组1
unsigned char image2[60][80];//二维图像临时处理数组2for(i=0;i<4800;i++)
{image1[i/80][i%80] = image[i]>YUZHI?1:0;//1表示黑色 0表示白色
}

3.找中线

主要算法思路是每一行中分别从中间向左向右找上升沿然后将左右的值相加除于2所得的到的值作为该行的中线

在这里插入图片描述

程序找中线

unsigned char ZHONGJIAN[60] = {39};//中线位置
unsigned char ZUO;
unsigned char YOU;for(i=59;i>=0;i--)
{for(j=39;j>0;j++)//从中间向左找{if(image1[i][j-1]-image1[i][j]==1)//找到上升沿ZUO = j;}for(j=39;j<79;j++)//从中间向右找{if(image1[i][j+1]-image1[i][j]==1)//找到上升沿YOU = j;}ZHONGJIAN[i] = (ZUO + YOU) / 2;
}

4.求车身偏差

前瞻偏差：由于在求车身的偏差时没必要比较太远的值只需要根据真实情况设计一个前瞻通过选取不同倍前瞻的三个点作为参考来得到车身的偏差

在这里插入图片描述

可以分析这三个点的坐标来找到由这三点构成的园的曲率（具体实现方式为连接近中和远中两条线段可以分别获得该两条线段两条垂直平分线则焦点即是圆心就由圆心坐标和其中一点坐标得到园的半径即可得到曲率）程序较为复杂下面可作为一个参考程序

由于理想情况下车本身应该沿着中线走所以可以根据此来推出车本身的横向偏差例如当车在现实中间线左侧从摄像头图像算出的中间线应该相对于真正的中间线右偏，车在右侧同理左偏。

unsigned char QIANZHAN = 15;//摄像头前瞻
unsigned char YUAN,ZHONG,JIN;char ERR_QIAN;//前瞻偏差
char ERR_CHE；//车横向偏差JIN = ZHONGJIN[59];
ZHONG = ZHONGJIN[59-QIANZHAN];
YUAN = ZHONGJIN[59-QIANZHAN*2];
if((YUAN<ZHONG&&ZHONG>=JIN)||(YUAN>=ZHONG&&ZHONG<JIN))
{ERR_QIAN = JIN - ZHONG;
}
else
{ERR_QIAN = ((ZHONG - YUAN) + (JIN - ZHONG)) / 2;
}ERR_CHE = JIN - 39;//获取车身横向偏差

5.方向PD控制

#define DUOJI_ZHONGZHI 2250 //前轮舵机正方向占空比
float KP_QIAN = 1.0;//方向前瞻控制比例系数
float KD_QIAN = 1.0;//方向前瞻控制微分系数
float KP_CHE = 1.0;//方向横向控制比例系数
float GYRO_Z;//车身Z轴角加速度
unsigned int DUOJI_PWM;GYRO_Z = GET_GYRO(Z);//获取Z轴角加速度 函数未定义
DUOJI_PWM = DUOJI_ZHONGZHI + KP_QIAN * ERR_QIAN + KD_QIAN * GYRO_Z + KP_CHE * ERR_CHE;//参数计算
PWM_OUT(DUOJI_PWM);