隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，Siemens 6ES7314-6BF01-0AB0越來(lái)越多的不同種類(lèi)的智能機(jī)器人出現(xiàn)在工廠、生活當(dāng)中，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)作為智能機(jī)器人系統(tǒng)中一個(gè)重要的子系統(tǒng)，也越來(lái)越受到人們的重視。它涉及了圖像處理、模式識(shí)別和視覺(jué)跟蹤等領(lǐng)域。不同種類(lèi)的機(jī)器人由于工作的重點(diǎn)不一樣，它的視覺(jué)系統(tǒng)在軟件或硬件上都有著細(xì)微的差別。本文研究基于服務(wù)機(jī)器人的單目視覺(jué)系統(tǒng)。它處理的是二維圖像，是基于對(duì)無(wú)遮擋物體顏色和形狀的識(shí)別以及3D目標(biāo)物體的平動(dòng)跟蹤。

　　Siemens 6ES7314-6BF01-0AB0視覺(jué)系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它既要做到圖像的準(zhǔn)確采集還要做到對(duì)外界變化反應(yīng)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)還需要對(duì)外界運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤。因此，視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)硬件和軟件系統(tǒng)都提出了較高的要求。目前比較流行的足球機(jī)器人技術(shù)，它的視覺(jué)系統(tǒng)屬于比較典型的快速識(shí)別和反應(yīng)類(lèi)型。一般情況下，它是通過(guò)彩色標(biāo)志定標(biāo)的方法來(lái)達(dá)到對(duì)隊(duì)員和目標(biāo)的識(shí)別，以及通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波器的預(yù)測(cè)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤功能。在硬件上，采用一個(gè)現(xiàn)成的攝像機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器人的圖像采集系統(tǒng)。

　　本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用CMOS圖像傳感器代替CCD類(lèi)型傳感器進(jìn)行采集圖像，DSP處理芯片TMS320VC5509A進(jìn)行圖像處理以及作為CPU控制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了直觀顯現(xiàn)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別和跟蹤的效果，專(zhuān)門(mén)采用了一個(gè)TFT格式的液晶來(lái)直觀顯示。軟件上，采用了一部分足球機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù)來(lái)達(dá)到對(duì)目標(biāo)的快速識(shí)別，通過(guò)全局的特征矩構(gòu)建的雅可比矩陣達(dá)到對(duì)目標(biāo)的自適應(yīng)跟蹤。

　　1 硬件部分設(shè)計(jì)

　　圖1為系統(tǒng)硬件電路的功能模塊框圖。

　　1.1 圖像采集

　　視覺(jué)鏡頭把外部的圖像信息成像在圖像傳感器的面陣單元上。目前流行的圖像傳感器有面陣CCD（Charged Coupled Device，電荷耦合器件）型和面陣CMOS兩種。相比較CCD型的圖像傳感器，CMOS圖像傳感器的有源像素單元為每一個(gè)像素提供了放大器，只需一個(gè)單供電低邏輯電平電壓，功耗只相當(dāng)于CCD的十分之一。CMOS圖像傳感器內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換部分，直接輸出數(shù)字信號(hào)。基于這些因素，本系統(tǒng)采用了Omnivision公司推出的CMOS彩色圖像傳感器OV7635。

　　的分辨力為640X480，能輸出3種格式的8位數(shù)據(jù)：YCbCr4:2：2模式、RGB4:2：2模式和RGB原始數(shù)據(jù)模式。輸出VGA格式zui大可達(dá)到30fps（fps：每秒幀數(shù)）。能工作在逐行掃描下和隔行掃描下。OV7635有主模式和從模式兩種工作模式。在主模式下，同步信號(hào)和時(shí)鐘不由外圍設(shè)備控制。在從模式下，OV7635的場(chǎng)同步信號(hào)VSYNC，行同步信號(hào)HREF以及系統(tǒng)的晶振頻率XCLK均由外部設(shè)備控制。本系統(tǒng)采用的是主模式。OV7635通過(guò)I2C總線配置片內(nèi)寄存器，使其輸出原始數(shù)據(jù)。系統(tǒng)上電復(fù)位后，由DSP芯片的I2C總線信號(hào)對(duì)CMOS寄存器初始化。然后OV7635就按要求輸出圖像信號(hào)。包括行同步信號(hào)HREF，場(chǎng)同步信號(hào)VSYNC，像素時(shí)鐘信號(hào)PCLK，數(shù)字圖像信號(hào)。

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