基于μC/OS-Ⅱ的移动机器人平台的设计与实现

论文摘要

本文首先对国内外移动机器人发展的现状进行了分析比较,在比较了各种机器人优缺点的情况下,提出了基于ARM9为核心的移动机器人视觉处理平台的方案。然后,在ADS集成开发环境下完成了BootLoader的设计,开启了MMU、Cache提高了系统运行性能,并完成了μC/OS-II在S3C2440下的移植。本文中移动机器人的运动机构采用了L298N和直流电机的组成的驱动系统,并在Protel环境下完成了驱动电路的设计,最后通过ARM的两路PWM输出实现了控制移动机器人的前进、后退、左转、右转。视频图像的采集与处理是视觉导航的关键部分,采用了OV9650和NEC LCD液晶屏组成的视觉处理单元,并完成了相关的驱动设计,实验结果表明图像采集正常,LCD显示效果良好,为后续的视觉处理打下了坚实的基础。在目标检测处理中,首先针对背景差分法的不足,采用了基于颜色通道最大值的改进方法,并给出了在ARM平台中运行结果。其次对目标跟踪算法进行了分析,针对于初始窗口的定位,采用了背景差分和CamShift结合的算法,并在实验中进一步完善改进算法,即区域滤波背景差分CamShift算法。最后对帧间差分法的中存在的“空洞”现象,提出了自生长帧间差分法,并通过其简化算法验证了方法的有效性。上述算法在OpenCV和VC++ 6.0环境下给予了实际验证,效果良好,有效地提高了目标检测跟踪的效果及精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 移动机器人发展概况
• 1.1 引言
• 1.2 国内外视觉移动机器人研究概况
• 1.3 视觉系统概述及特点
• 1.4 研究内容及章节安排
• 第2章 图像处理、电机驱动及μC/OS-II 移植
• 2.1 数字图像处理常用算法
• 2.2 电机驱动设计
• 2.3 μC/OS-II 的移植
• 2.4 本章小结
• 第3章 BootLoader 及相关设计
• 3.1 Mic102440 系统资源
• 3.2 S3C2440A 中断控制
• 3.3 BootLader 设计
• 3.3.1 中断向量表的设置及中断返回
• 3.3.2 时钟的设置
• 3.3.3 存储器设置
• 3.3.4 堆栈的初始化
• 3.3.5 初始化存储器空间并呼叫C 程序
• 3.4 MMU 设计
• 3.5 Cache 设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 LCD 及 OV9650 驱动设计
• 4.1 LCD 液晶屏驱动设计
• 4.1.1 LCD 的配置
• 4.1.2 LCD 初始化过程
• 4.2 0V9650 摄像头驱动设计
• 4.2.1 OV9650 驱动流程
• 4.2.2 OV9650 通信
• 4.2.3 图像的中断响应及显示
• 4.2.4 实验结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 运动目标跟踪
• 5.1 运动目标检测
• 5.2 背景差分法
• 5.3 颜色通道最大值背景差分法
• 5.4 区域滤波背景差分CamShift 算法
• 5.5 自生长帧间差分法
• 5.6 实验结果
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 A BootLoader 代码
• 附录 B MMU 及 OV9650 代码
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果