Xe dò line dùng xử lý ảnh trên nền nhúng :Đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

XE DÕ LINE DÙNG XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN NHÖNG

GVHD : THS. NGUYỄN HOANH

SINH VIÊN : NGUYỄN TẤN NHẬT

NGUYỄN HỮU PHÁT

MAI TRUNG KIÊN

NGUYỄN H.MINH QUÂN

LỚP : DHDKTD10C

TP. HCM, NĂM 2018

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài

(1): Nguyễn Tấn Nhật, MSSV: 14075701

(2): Nguyễn Hữu Phát, MSSV: 14053081

(3): Mai Trung Kiên, MSSV: 14088811

(4): Nguyễn Hoàng Minh Quân, MSSV: 14119161

2. Tên đề tài

XE DÒ LINE DÙNG XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN NHÚNG.

XE DÒ THEO BIỂN BÁO DÙNG XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN NHÚNG.

XE DÒ TÌM VÀ BÁM THEO VẬT THỂ DÙNG XỬ LÝ ẢNH TRÊN NỀN

NHÚNG.

3. Nội dung

THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN XE DÙNG XỬ LÝ ẢNH

TRÊN NỀN NHÚNG SỬ DỤNG BOARD BEAGLEBONE BLACK.

4. Kết quả

Xây dựng mô hình phần cứng xe điều khiển.

Lập trình điều khiển xe dùng xử lý ảnh trên nền nhúng.

Viết các giải thuật xử lý ảnh.

Truyền thông giữa board Beaglebone Black và board Arduino Uno.

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 20..

Sinh viên

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP...............................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN...........................................................ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN................................................................iii

MỤC LỤC .........................................................................................................................iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH....................................................................................vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG............................................................................................... x

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI............................................................................ 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu................................................................ 1

1.2. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 1

1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.................................................................... 2

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 3

2.1. Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh..................................................................... 3

2.2. Một số khái niệm cơ bản................................................................................... 4

2.3. Mô hình màu ...................................................................................................... 5

2.3.1. Mô hình RGB( Red ,Green,Blue)..................................................................... 5

2.3.2. Mô hình màu CYMK ....................................................................................... 6

2.3.3. Mô hình màu HSV............................................................................................. 6

2.4. Lọc nhiễu ............................................................................................................ 7

2.4.1. Khái niệm nhiễu................................................................................................. 7

2.4.2. Các loại nhiễu..................................................................................................... 7

2.5. Xác định biên ..................................................................................................... 8

2.5.1. Khái niệm biên................................................................................................... 8

2.5.2. Các phƣơng pháp tìm đƣờng biên .................................................................. 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

2.5.3. Quá trình phát hiện biên................................................................................... 9

2.6. UART.................................................................................................................. 9

2.6.1. Định nghĩa về UART......................................................................................... 9

2.6.2. Nguyên lý hoạt động.......................................................................................... 9

2.6.3. Các thông số cơ bản trong giao thức UART................................................. 10

2.6.4. UART trong Beaglebone Black ...................................................................... 10

CHƢƠNG 3: PHẦN CỨNG........................................................................................ 11

3.1. Board Beaglebone Black Rev C. .................................................................... 11

3.1.1. Giới thiệu về Beaglebone Black...................................................................... 11

3.1.2. Phần cứng trên Beaglebone Black ................................................................. 12

3.2. Boad Arduino Uno R3..................................................................................... 15

3.3. Driver LM298 .................................................................................................. 16

3.4. Webcam LOGITECH B525............................................................................ 17

3.5. Mạcnh hạ áp LM2596HV ............................................................................... 18

3.6. Một số linh kiện điện tử khác ......................................................................... 18

3.7. Sơ đồ nối dây.................................................................................................... 19

CHƢƠNG 4: Sơ đồ thuật toán & chƣơng trình........................................................ 22

4.1. Mô hình xe dò line ........................................................................................... 22

4.1.1. Thuật toán xử lý đƣờng line ........................................................................... 22

4.2. Mô hình xe dò theo biển báo........................................................................... 34

4.2.1. Bài toán tổng .................................................................................................... 34

4.2.2. Bài toán phát hiện biển báo. ........................................................................... 35

4.2.3. Bài toán tìm tâm. ............................................................................................. 38

4.2.4. Xác định biển báo dừng. ................................................................................. 39

4.2.5. Xác định hƣớng hai biển báo trái phải.......................................................... 40

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

4.2.6. Bài toán phối cảnh........................................................................................... 41

4.3. Mô hình xe dò tìm và bám theo vật thể ......................................................... 42

4.3.1. Sơ đồ thuật toán............................................................................................... 42

4.3.2. Chƣơng trình (Code)....................................................................................... 48

CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ.............................................................................................. 59

5.1. Kết quả phần cứng . ........................................................................................ 59

5.2. Kết quả phần mềm. ......................................................................................... 60

5.2.1. Xe dò line. ......................................................................................................... 60

5.2.2. Xe dò biển báo ................................................................................................. 62

5.2.3. Xe dò tìm và bám theo vật thể........................................................................ 69

CHƢƠNG 6: Kết luận và hƣớng phát triển. ............................................................. 81

6.1. Tổng kết............................................................................................................ 81

6.2. Ƣu điểm của phƣơng pháp. ............................................................................ 81

6.3. Hạn chế của phƣơng pháp. ............................................................................. 81

6.4. Hƣớng phát triển của đề tài............................................................................ 81

6.4.1. Xe dò biển báo sử dụng trong các kho hàng. ................................................ 83

6.4.2. Xe dò biển báo trong giao thông. ................................................................... 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 85

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Quy trình xử lý ảnh ------------------------------------------------------------------- 3

Hình 2.2: Mô hình màu RGB.-------------------------------------------------------------------- 5

Hình 2.3: Mô hình màu CYMK.----------------------------------------------------------------- 6

Hình 2.4: Mô hình màu HSV.-------------------------------------------------------------------- 6

Hình 2.5: Lọc nhiễu -------------------------------------------------------------------------------- 7

Hình 2.6: Truyền dữ liệu của giao thức UART----------------------------------------------- 9

Hình 3.1: Beaglebone Black. -------------------------------------------------------------------- 11

Hình 3.2: Góc nhìn từ trên và dƣới của BBB. ----------------------------------------------- 12

Hình 3.3: Arduino Uno R3.---------------------------------------------------------------------- 16

Bảng 3.3: Thông số của board Arduino Uno R3. ------------------------------------------- 16

Hình 3.4: Driver LM298.------------------------------------------------------------------------- 17

Hình 3.5: Webcam Logitech B525.------------------------------------------------------------- 17

Hình 3.6: Mạch hạ áp. ---------------------------------------------------------------------------- 18

Hình 3.7: Mạch chuyển mức tín hiệu 4 kênh.------------------------------------------------ 18

Hình 3.8: Bộ chia cổng USB (USB hub).------------------------------------------------------ 19

Hình 3.9: : USB Wifi TP-LINK WN725N. --------------------------------------------------- 19

Hình 3.10:Động cơ servo mini.------------------------------------------------------------------ 19

Hình 3.11: Sơ đồ kết nối giữa Arduino và L298 -------------------------------------------- 20

Hình 3.12: Sơ đồ kết nối giữa Beaglebone Black và Arduino thông qua mạch chuyển

mức tín hiệu 4 kênh.------------------------------------------------------------------------------- 20

Hình 3.13: Kết nối giữa BBB và động cơ servo.--------------------------------------------- 20

Hình 3.14: Sơ đồ kết nối phần cứng.----------------------------------------------------------- 21

Hình 4.1: Lƣu đồ xử lý ảnh cho đƣờng line. ------------------------------------------------- 23

Hình 4.2: Đọc ảnh.--------------------------------------------------------------------------------- 24

Hình 4.3: Ảnh mô phỏng. ------------------------------------------------------------------------ 25

Hình 4.4: Chuyển đổi hệ màu BGR sang HSV ---------------------------------------------- 25

Hình 4.5: Chuyển đổi hệ màu BGR sang GRAY-------------------------------------------- 26

Hình 4.6: Kênh màu H.--------------------------------------------------------------------------- 27

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Hoanh

viii

Hình 4.7: Kênh màu S. --------------------------------------------------------------------------- 27

Hình 4.8: Kênh màu V.--------------------------------------------------------------------------- 28

Hình 4.9: Lọc nhiễu gaussian.------------------------------------------------------------------- 29

Hình 4.10: Lọc màu line theo lập trình.------------------------------------------------------- 30

Hình 4.11: Phép mở ảnh nhị phân.------------------------------------------------------------- 31

Hình 4.12: Đƣờng biên của line.---------------------------------------------------------------- 32

Hình 4.13: Tâm và tọa độ của trọng tâm của đƣờng line.--------------------------------- 34

Hình 4.14: Lƣu đồ bài toán tổng.--------------------------------------------------------------- 35

Hình 4.15: Lƣu đồ bài toán phát hiện biển báo.--------------------------------------------- 36

Hình 4.16: Lƣu đồ bài toán xác định biển báo.---------------------------------------------- 38

Hình 4.17: Lƣu đồ bài toán xác định biển 1.------------------------------------------------- 39

Hình 4.18: Lƣu đồ bài toán phối cảnh.-------------------------------------------------------- 41

Hình 4.19: Sơ đồ thuật toán tổng quát của mô hình xe dò tìm và bám theo vật.----- 43

Hình 4.20: Sơ đồ thuật toán lọc nhiễu của mô hình xe dò tìm, bám theo vật.--------- 44

Hình 4.21: Sơ đồ thuật toán xác định vị trí vật của mô hình xe dò tìm và bám theo

vật thể. ----------------------------------------------------------------------------------------------- 45

Hình 4.22: Sơ đồ thuật toán điều khiển xe của mô hình xe dò tìm và bám theo vật

thể. ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 46

Hình 4.23: Sơ đồ thuật toán điều khiển xe tìm vật khi i = 0.------------------------------ 47

Hình 4.24: Sơ đồ thuật toán điều khiển trên board Arduino. ---------------------------- 48

Hình 4.27: Sơ đồ kết nối dây giữa BBB và động cơ servo. -------------------------------- 49

Hình 4.28: Vị trí webcam khi dutyCycle = 4 – dutyCycle = 10 – dutyCycle =7.------ 50

Hình 5.1: Xe dò line. ------------------------------------------------------------------------------ 59

Hình 5.2 Xe dò biển báo. ------------------------------------------------------------------------- 60

Hình 5.3: Xe dò tìm và bám theo vật thể.----------------------------------------------------- 60

Hình 5.4: Kết quả cân bằng histogram.------------------------------------------------------- 61

Hình 5.5: Phép biến đổi nhị phân và mở------------------------------------------------------ 61

Hình 5.6: Chạy thẳng. ---------------------------------------------------------------------------- 61

Hình 5.7: Rẽ phải. --------------------------------------------------------------------------------- 62

Hình 5.8: Stop. ------------------------------------------------------------------------------------- 62

Thư viện tri thức trực tuyến

Xe dò line dùng xử lý ảnh trên nền nhúng :Đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ Điện

Nội dung xem thử

Mô tả chi tiết

Tài liệu tương tự (6)

xe do line don gian

Đồ án thiết kế xe dò line

Đồ án thiết kế xe dò line 5 mắt hồng ngoại với pic16f877a

Hệ thống xe dò line

Tiểu luận xe dò LINE MCR micom car rally

Thiết kế xe dò line