基于FPGA的小型組足球機(jī)器人視覺系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、機(jī)器人世界杯是一個世界性的機(jī)器人足球比賽，其鼓勵人工智能及相關(guān)領(lǐng)域的研究。而視覺系統(tǒng)作為足球機(jī)器人的主要感知設(shè)備，其性能的好壞對機(jī)器人性能的發(fā)揮起著決定性作用。
　　 隨著機(jī)器視覺的作用越來越顯著，人們對圖像處理的研究越來越深入。由于小型組足球機(jī)器人視覺系統(tǒng)對識別的準(zhǔn)確性，實時性，以及對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性的要求，使得它是一個很好的研究機(jī)器視覺的平臺。
　　 本項目的目的是開發(fā)一個供湖北工業(yè)大學(xué)的足球機(jī)器人隊使用的視覺系統(tǒng)的

2、工作原型。因為現(xiàn)存的小型組足球機(jī)器人的視覺系統(tǒng)通常是利用計算機(jī)對攝入的圖像進(jìn)行處理，計算機(jī)一邊要進(jìn)行圖像的數(shù)據(jù)采集，一邊要對圖像進(jìn)行各種算法的處理，圖像的處理所需的運算，大量的占用了CPU的時間，從而影響了識別響應(yīng)的實時性，并且由于足球機(jī)器人快速的運動和激烈的對抗，要求視頻捕獲頻率為30幀/秒，即必須在16ms內(nèi)完成視覺信息處理、通訊、動作規(guī)劃等一系列任務(wù)，以形成下一周期的比賽策略，這對視覺系統(tǒng)的實時性提出了更高的要求，一些時間復(fù)雜度高

3、的算法和大量占用CPU時間的方法很難直接使用。因此本文提出了基于FPGA的視覺系統(tǒng)。本文以FPGA為平臺，使用VHDL硬件描述語言設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于YCbCr色彩空間的算法。該系統(tǒng)不僅滿足了視覺系統(tǒng)對實時性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的需求，還為系統(tǒng)提供了靈活性，可以根據(jù)需要對系統(tǒng)內(nèi)部邏輯功能進(jìn)行配置。不僅如此，基于FPGA的視覺系統(tǒng)大大縮小了視覺系統(tǒng)的規(guī)模，更有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定、攜帶和調(diào)試。
　　 實驗結(jié)果證明所設(shè)計的小型組足球機(jī)器人視覺