专利名称：一种足球机器人集中式视觉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种足球机器人集中式视觉装置，属于足球机器人控制装置的创新技术。
2、背景技术现有的足球机器人本身具有视觉装置，其通过视觉装置得到现场信息(包括球场、球、机器人等)，准确跟踪各种目标，完成各种动作，其存在的缺点是足球机器人本身结构复杂，重量大，影响其动作的灵活性。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供一种实时采集机器人足球比赛现场的彩色图像，根据颜色、形状特征识别后得到现场信息(包括球场、球、机器人等)，准确跟踪各种目标，并通过无线发射器把信息发给足球机器人的足球机器人集中式视觉装置。本实用新型使足球机器人本身不需配备视觉装置，减轻足球机器人重量，提高其动作的灵活性。
本实用新型的结构示意图如附图所示，包括有摄像头(1)、图象采集卡(2)、信号及图象处理器(3)、无线发射器(4)，其中图象采集卡(2)的输入端与摄像头(1)连接，图象采集卡(2)的输入端与信号及图象处理器(3)的输入端连接，信号及图象处理器(3)的输出端与无线发射器(4)的输入端连接，足球机器人中的接收器接收无线发射器(4)发射的控制信号。
上述摄像头(1)可为带模拟视频接口的CCD摄像头，或为带USB接口的CMOS摄像头。
上述信号及图象处理器(3)为PC机。
上述无线发射器(4)包括有单片机(41)、串口通信芯片(42)、稳压电源芯片(43)和无线发射模块(44)，其中单片机(41)、串口通信芯片(42)、无线发射模块(44)分别与稳压电源芯片(43)电连接，串口通信芯片(42)的输入端与信号及图象处理器(3)的输出接口连接，串口通信芯片(42)的输出端与单片机(41)的输入接口连接，单片机(41)的输出接口与无线发射模块(44)的输入接口连接。
上述图象采集卡(2)为有PCI接口的OK_C30图像采集卡，单片机(41)为AT89C51单片机，串口通信芯片(42)为MAX232串口通信芯片，稳压电源芯片(43)为LM7805稳压电源芯片，无线发射模块(44)为BIM 433/418无线发射模块。
本实用新型实时采集机器人足球比赛现场的彩色图像，根据颜色、形状特征识别后得到现场信息(包括球场、球、机器人等)，准确跟踪各种目标，并通过无线发射器把信息发给足球机器人。本实用新型使足球机器人本身不需配备视觉装置，减轻足球机器人重量，提高其动作的灵活性。本实用新型能实现环境光照自动适应，目标跟踪自动纠错，甚至自动聚焦、自动光圈控制的足球机器人集中式视觉装置。
图1为本实用新型实施例1的原理图；图2为本实用新型实施例2的原理图；图3为本实用新型实施例1的电路原理图；图4为本实用新型实施例2的电路原理图5为本实用新型离线工作方式框图；图6为本实用新型在线工作方式框图。
具体实施方式
实施例1本实用新型的原理图如图1所示，包括有摄像头(1)、图象采集卡(2)、信号及图象处理器(3)、无线发射器(4)，其中图象采集卡(2)的输入端与摄像头(1)连接，图象采集卡(2)的输入端与信号及图象处理器(3)的输入端连接，信号及图象处理器(3)的输出端与无线发射器(4)的输入端连接，足球机器人中的接收器接收无线发射器(4)发射的控制信号。
上述摄像头(1)可为带模拟视频接口的CCD摄像头，CCD摄像头选择具有自动聚焦、自动光圈功能的VEILS LB-400一体化CCD摄像机，其为PAL制式，480线，内置16倍光学变焦(3.9mm-63mm)，能自动聚焦，自动光圈，自动曝光控制，自动白平衡，自动增益控制。
上述信号及图象处理器(3)为PC机。PC机为P4 2.0以上的机型。
本实用新型的电路原理图如图3所示，上述无线发射器(4)包括有单片机(41)、串口通信芯片(42)、稳压电源芯片(43)和无线发射模块(44)，其中单片机(41)、串口通信芯片(42)、无线发射模块(44)分别与稳压电源芯片(43)电连接，串口通信芯片(42)的输入端与信号及图象处理器(3)的输出接口连接，串口通信芯片(42)的输出端与单片机(41)的输入接口连接，单片机(41)的输出接口与无线发射模块(44)的输入接口连接。
上述图象采集卡(2)为有PCI接口的OK_C30图像采集卡，单片机(41)为AT89C51单片机，串口通信芯片(42)为MAX232串口通信芯片，稳压电源芯片(43)为LM7805稳压电源芯片，无线发射模块(44)为BIM 433/418无线发射模块。
使用本实用新型时，CCD摄像头输出现场图像模拟视频信号，并进行自动聚焦和自动光圈控制；模拟视频信号由图像采集卡经A/D转换后得到数字图像；再由PC中运行的软件对数字图像进行处理，完成实时识别和目标跟踪，并实现环境光照自动适应、跟踪自动纠错功能，产生现场信息；现场信息通过串行通信电缆传送到无线发射器的MAX232通信芯片，AT89C51单片机负责把现场信息封装组帧，最后由BIM418/433无线发射模块射频输出。
本实用新型可采用2种工作方式离线工作方式、在线工作方式。离线工作方式用于产生在线工作方式所需要的颜色特征和形状特征库；在线工作方式利用颜色特征和形状特征库，对输入的数字图像进行处理和识别；并根据识别效果和光照特性自动修改颜色特征和形状特征库，提高识别率；识别结束后对目标进行连续跟踪，并纠正跟踪错误；最后由无线发射器输出现场信息。
实施例2本实用新型的原理图如图2所示，其结构与实施例1相同，不同之处在于摄像头(1)为带USB接口的CMOS摄像头，CMOS摄像机选择130万像素，支持USB2.0的摄像机飞盟FL-318SC，其为30FPS采集速度，手动聚焦，自动曝光控制，自动白平衡，自动增益控制。本实用新型的电路原理图如图4所示。本实用新型的工作过程及工作方式与实施例1相同。
权利要求1.一种足球机器人集中式视觉装置，其特征在于包括有摄像头(1)、图象采集卡(2)、信号及图象处理器(3)、无线发射器(4)，其中图象采集卡(2)的输入端与摄像头(1)连接，图象采集卡(2)的输入端与信号及图象处理器(3)的输入端连接，信号及图象处理器(3)的输出端与无线发射器(4)的输入端连接，足球机器人中的接收器接收无线发射器(4)发射的控制信号。
2.根据权利要求1所述的足球机器人集中式视觉装置，其特征在于上述摄像头(1)可为带模拟视频接口的CCD摄像头，或为带USB接口的CMOS摄像头。
3.根据权利要求2所述的足球机器人集中式视觉装置，其特征在于上述信号及图象处理器(3)为PC机。
4.根据权利要求1所述的足球机器人集中式视觉装置，其特征在于上述无线发射器(4)包括有单片机(41)、串口通信芯片(42)、稳压电源芯片(43)和无线发射模块(44)，其中单片机(41)、串口通信芯片(42)、无线发射模块(44)分别与稳压电源芯片(43)电连接，串口通信芯片(42)的输入端与信号及图象处理器(3)的输出接口连接，串口通信芯片(42)的输出端与单片机(41)的输入接口连接，单片机(41)的输出接口与无线发射模块(44)的输入接口连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的足球机器人集中式视觉装置，其特征在于上述图象采集卡(2)为有PCI接口的OK_C30图像采集卡，单片机(41)为AT89C51单片机，串口通信芯片(42)为MAX232串口通信芯片，稳压电源芯片(43)为LM7805稳压电源芯片，无线发射模块(44)为BIM 433/418无线发射模块。
专利摘要本实用新型是一种足球机器人集中式视觉装置。包括有摄像头(1)、图象采集卡(2)、信号及图象处理器(3)、无线发射器(4)，其中图象采集卡(2)的输入端与摄像头(1)连接，图象采集卡(2)的输入端与信号及图象处理器(3)的输入端连接，信号及图象处理器(3)的输出端与无线发射器(4)的输入端连接，足球机器人中的接收器接收无线发射器(4)发射的控制信号。本实用新型实时采集机器人足球比赛现场的彩色图像，根据颜色、形状特征识别后得到现场信息(包括球场、球、机器人等)，准确跟踪各种目标，并通过无线发射器把信息发给足球机器人。本实用新型使足球机器人本身不需配备视觉装置，减轻足球机器人重量，提高其动作的灵活性，并具有环境光照自动适应，目标跟踪自动纠错能力。
文档编号B25J13/08GK2764574SQ20042010343
公开日2006年3月15日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者张祺, 杨宜民 申请人:广东工业大学