[发明专利]一种基于视觉跟随的多机协调控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：通过摄像头采集目标物体的中心点位置和目标物体的像素点数量，通过串口通信回传给主控，主控运用并联PID控制算法计算出相应的输出PWM占空比作用于电机从而实现移动平台对目标物体的跟随，具体步骤如下：

步骤1：对摄像头的感光元件进行设置，使得摄像头对光线的干扰不是很敏感；

步骤2：采集图像信息；

步骤3：图像信息处理，采用“杆式算法”提取移动平台上的目标物体中心点位置坐标，计算目标物体感兴趣区像素点数量；

步骤4：摄像头模块将目标物体中心点位置坐标和感兴趣区像素点数量数据通过串口回传给主控；

步骤5：主控对接收到的位置和像素数据进行并联PID处理；

步骤6：将并联PID的输出作用于电机，实现视觉跟随闭环控制；

步骤7：当领航移动平台的视野里突然出现了有色障碍物，主控通过位置PID控制，以右优先原则使得障碍物移出视野，达到联合避障效果；

步骤8：领航移动平台通过通讯模块快速切换频段发出队形指令，后面的移动平台调节位置PID的期望，保持跟随，变换队形。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：上述步骤1中，上述步骤1，在感光元件初始化时需要做一些设置，使得每次初始化后周围的背景色调基本不变，具体步骤主要包括：

初始化感光元件；

设置画面为RGB565彩色模式；

设置画面分辨率为QQVGA即为160*120像素；

关闭自动增益，设置自动增益系数为当前的0.8；

关闭白平衡，设置背景色调的RGB值为(-8.886325，-6.02073，-4.886325)；

关闭自动曝光时间，设置自动曝光时间系数为当前的0.8；

延迟200ms，跳过起始画面，获取稳定图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：上述步骤3中，在每个移动平台上加上有色物块作为目标物体；摄像头模块处理完返回两种信息，一种是目标物体的中心点坐标信息，另一种是目标物体的像素数量信息。目标物体的坐标用以限定当前移动平台的朝向，从而使移动平台对准目标物体，而目标物体的像素大小又用以限制移动平台与目标物体的距离，两项相加。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：上述步骤3中，“杆式算法”的具体步骤包括：

根据阈值找到目标物体所在区域并建立为感兴趣区；

计算出感兴趣区半长坐标即为目标物体中心点位置坐标；

计算出感兴趣区的像素点数量即为目标物体当前的像素数量。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：上述步骤3中，使用并联PID实现“杆式算法”，这种并联PID将目标物体坐标PID与目标物体大小PID进行并联，运算目标物体坐标PID时，因为移动平台是二维的，所以只要使用目标物体的中心点x坐标，将中心点x坐标的目标值设定为摄像头窗口宽度值的一半，从而保证目标物体在摄像头的视野中心，即移动平台对准目标物体；

运算目标物体像素大小PID中，将像素大小的目标值设为2400，从而保证移动平台与目标物体的距离适中。在进行“杆式算法”时，首先判断PID算法是否被使能，如果没有被使能则停转电机并返回，否则先进行目标物体大小PID算法得到一个输出量O1，再进行目标坐标PID算法得到一个输出量O2，电机1输出值为基础速度-O2+O1，电机2输出值为基础速度+O2+O1。再对两个电机输出值进行限幅即可。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟随的多机协调控制方法，其特征在于：上述步骤4，摄像头模块将目标物体中心点位置坐标和感兴趣区像素点数量数据通过串口回传给主控，波特率都使用115200bps。