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近年来利用机器视觉实现自动驾驶成为视觉应用的研究热点之一。在地下矿井特殊环境下,GPS和微蜂窝难以覆盖,无线定位方式稳定性稍差,受噪声信号干扰大,传统航推测迹方法也存在累积误差等问题,实现高精度定位面临成本和技术方面的诸多困难。本文正是在这样的背景和难题下,设计了基于机器视觉和DSP的地下无人矿车实时定位通信系统。
首先,本文论述了机器视觉系统、DSP系统和条码识别系统的发展现状。研究总结了图像预处理算法,设计了巷道世界坐标系和路标序列-世界坐标映射关系,使用易于识别的一维条码作为定位路标,确定条码二进制到十进制数的映射方案,将条码编码映射为相应成对的条码坐标值,根据各个路标和摄像机的距离关系和方位关系,设计了单目视觉定位算法,快速准确的定位出摄像机位置。并应用Pc仿真系统进行了图像处理、条码识别和定位实验。
其次,针对井下路况不平整、巷道比较狭窄等特点,本文提出了一种基于单目视觉和摄像机平行透视投影的摄像机俯仰姿态计算方法,完成路标高度的精确测量。
最后,在上述研究基础上,考虑矿车的特点,选用体积小,运算速度快的DSP DM643开发平台,装载视频定位和通信程序,完成车辆的定位和坐标向基站的传输。移植仿真程序到DSP真实环境中,完成程序改进和优化。配置DSP的BIOS任务调度系统,融合图像处理、SCOM技术和UDP协议,完成DSP模拟系统。最终通过Flash烧写程序,将系统程序烧制到DSP内存中,完成整个定位通信系统的设计与实验。