视觉agv导航系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机动车辆视觉导航技术领域，具体设及一种视觉AGV导航系统。
【背景技术】
[0002] AGV(AutomaticGuidedVehicle,自动导航小车）是一种无人操纵的自动化运输 设备，能承载一定的重量在出发地和目的地之间自主运行，是自动物流系统和柔性制造系 统的重要组成设备，具有良好的市场前景和应用价值。视觉导航是AGV常用的一种导航方 式，视觉导航的优点在于:路径设置简单、信息获取丰富、可扩展强、柔性程度高、成本低廉， 但当前视觉导航技术对其图像获取和处理周期相对较长，对处理器要求较高，图像处理效 果不佳等。尤其是在对图像去噪处理方面，当前常用的传统的全变分算法存在着2个问题： 一是拉格朗日因子的求解需要已知图像噪声方差，并且拉格朗日因子是一个全局变量，但 图像中的边缘区域和非边缘区域的信噪比是不同的，用相同的拉格朗日因子作为逼近项解 前的系数会影响非边缘区域的去噪效果;二是在处理边缘时很容易出现阶梯效应。
[0003]视觉导航方法图像处理效果不佳等缺陷一直存在，成为影响视觉导航的一个技术 障碍。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技 术缺陷的自动导引运输车视觉导航方法。
[000引为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006]-种视觉AGV导航系统，包括:视觉传感器、图像采集卡、图像处理器、PC主机和驱 动系统，其中：所述视觉传感器通过USB接口与所述图像采集卡相连接，所述图像采集卡与 所述图像处理器相连接，所述图像处理器通过RS232接口、USB接口和JTAG接口与所述PC主 机相连接，所述图像处理器通过PWM输出接口与所述驱动系统相连接;所述图像处理器包括 依次连接的滤波处理单元、边缘处理单元和阔值处理单元。
[0007]进一步地，所述视觉传感器为CC时暴像机或CMOS摄像机，所述图像处理器为DM6467 忍片。
[0008]-种视觉AGV导航方法，包括W下步骤：
[0009]步骤1)视觉传感器采集前方路面图像；
[0010] 步骤2)对所述前方路面图像进行去噪处理；
[0011] 步骤3)利用RG姻像到HS巧间转换公式对所述前方路面图像进行色彩空间转化， 得到服I色彩空间中的H、S和I分量灰度图；
[0012] 步骤4)计算所述分量灰度图中的平均色调和饱和度值；
[001引步骤5)根据平均色调和饱和度值调整分割阔值；
[0014]步骤6)对所述前方路面图像进行实时分割；
[0015]步骤7)将完成分割后的图像进行二值化处理，输出二值化图像；
[0016]步骤8)自动导引运输车沿着所述二值化图像中所显示出的路径向前行进。
[0017]进一步地，所述步骤2)具体为:对由所述步骤1)所得到的前方路面图像U0进行一 次高斯滤波得到一个较模糊的图像Ug=u〇*G，其中G为高斯核，用Ug代替U0,运样逼近项就变 成
[0025] λ根据图像局部信息的不同而不同，所W将上式两边同时乘上(ug-u)并在局部图 像区域Ω0进行积分，当达到稳定解时，ut将趋于0，所W得到
[0026]
接着分别针 对边缘区域和非边缘区域求λ的值，其中：
[0027] 1)在边缘区域，
ε是一个大于0的常数；
[0028] 2)在非边缘区域，信号主要是由噪声组成，而且不需要考虑边缘区域存在的阶梯 效应，演化公式完全由正则项部分
夹定，即：
[0029]
[0030] 进一步地，所述RGB图像到服I空间转换公式为：
[0031]
其中R辛G或者R辛B。
[0032]进一步地，所述步骤5)具体为:捜索当前一帖所述前方路面图像中色调和饱和度 的最大值血和Sm，与上一帖所述前方路面图像中色调和饱和度的最大值血'和Sm'进行比 较，分割阔值化和St分别按照血/血'和Sm/Sm'的比例进行调整缩放。
[0033] 进一步地，所述步骤6)具体为:选取所述前方路面图像的每个像素点（i，j)的八邻 域A，计算八邻域A内的8个像素的平均色调值化和平均饱和度Ps，计算公式如下：
[0034]
[003引其中，化和Sr分别为八邻域A内某像素点（u，v)的色调和饱和度，衡量任一像素点 山如是否为可行路径点的标准为:若满足阳。，如却<化且的。，^-5|<5*，则该像素点 为可行路径点，否则为不可行路径点。
[0036]进一步地，所述步骤7)具体为:对完成分割后的图像进行处理，使可行路径点的灰 度值变为255,使不可行路径点的灰度值变为0,可行路径点连接为可行路径，从而得到可行 路径的二值化图像，并输出所述二值化图像。
[0037]本发明提供的视觉AGV导航系统，结构设计科学合理，采用新的去噪算法对初始的 前方路面图像进行去噪处理，利用RGB至化IS空间转换并用多种新的图像处理算法对图像进 行处理，对图像的处理效果较好，能够得到用清晰的二值化图像所显示的路径来引导自动 导引运输车平稳行进，可W很好地满足实际应用的需要。
【附图说明】
[0038]图1为本发明的视觉AGV导航系统的结构框图；
[0039]图2为本发明的视觉AGV导航方法的流程图。
【具体实施方式】
[0040]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施 例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不用 于限定本发明。
[0041]如图1所示，一种视觉AGV导航系统，包括:视觉传感器、图像采集卡、图像处理器、 PC主机和驱动系统，其中：所述视觉传感器通过USB接口与所述图像采集卡相连接，所述图 像采集卡与所述图像处理器相连接，所述图像处理器通过RS232接口、USB接口和JTAG接口 与所述PC主机相连接，所述图像处理器通过PWM输出接口与所述驱动系统相连接;所述图像 处理器包括依次连接的滤波处理单元、边缘处理单元和阔值处理单元。
[0042] 所述视觉传感器为CCD摄像机或CMOS摄像机，所述图像处理器为DM6467忍片。
[0043]如图2所示，一种视觉AGV导航方法，包括W下步骤：
[0044]步骤1)视觉传感器采集前方路面图像；
[0045] 步骤2)对所述前方路面图像进行去噪处理；
[0046] 步骤3)利用RGB图像到HSI空间转换公式进行色彩空间转化，得到HSI色彩空间中 的H、S和I分量灰度图，其中，Η分量表示色调，S分量表示饱和度，I分量表示亮度，RGB色彩模 式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(Β)Ξ个颜色通道的变化W及它们 相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝Ξ个通道的颜色，运个标 准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一；
[0047]步骤4)计算所述分量灰度图中的平均色调和饱和度值；
[0048]步骤5)根据平均色调和饱和度值调整分割阔值；
[0049]步骤6)对所述前方路面图像进行实时分割；
[0050]步骤7)将完成分割后的图像进行二值化处理，输出二值化图像。
[0051]步骤8)自动导引运输车沿着所述二值化图像中所显示出的路径向前行进。
[0052]所述视觉传感器为CC时暴像机或CMOS摄像机。
[0053]传统的全变分算法就是最小化能量泛函：
[0054]
[0055]其中
分别为TV模型的正则 项（RegularizationTerm)和逼近项（FidelityTerm),Ω为图像区域，λ为拉格朗日因子，U0为含有噪声的初始图像，式（1)的欧拉-拉格朗日巧uler-Lagrange，E-L)方程如下：
[0056]
[0057]由最速下降法(SteepestDescentMethod)可解得图像W