[发明专利]一种用于谷物联合收割机的视觉导航路径识别系统

摘要

本发明涉及一种用于谷物联合收割机的视觉导航路径识别系统，装载该系统并在驾驶员对正收割线后，系统可以通过摄像头（摄像机）自动检测谷物联合收割机导航路径的直线参数，并进行导航路径规划形成导航路径信息，最后将导航路径信息通过基于I2C总线的ARM内核I2C总线与单片机通信单元传递给基于单片机的联合收割机视觉导航转向控制系统。本发明所述的用于谷物联合收割机的视觉导航路径识别系统，将图像处理技术及达芬奇技术（DSP技术）相结合，系统功耗低，设备小型化，安装方便，提高了谷物联合收割机的导航路径识别速度及精度，具有较高的实时性、准确性及鲁棒性，适合于推广使用。

主权项

一种用于谷物联合收割机的视觉导航路径识别系统，其特征在于，包括：摄像头(1)，安装在谷物联合收割机的顶部，实时采集农田场景；CPLD图像采集单元(2)，其与摄像头(1)连接实现原始图像采集；DSP内核图像处理单元(3)，其接收CPLD图像采集单元(2)采集的原始图像，对原始图像进行处理，所述处理至少包括：彩色空间变换、图像增强、图像自适应阈值分割；DSP内核路径识别单元(10)，其接收经DSP内核图像处理单元(3)处理后的图像，根据图像计算并得到导航路径的直线参数；DSP内核作业路径规划单元(5)，其接收DSP内核路径识别单元(10)输出的导航路径的直线参数，对直线参数信息进一步规划、整理形成导航路径信息；ARM内核系统调度与程序控制单元(6)，接收DSP内核作业路径规划单元(5)输出的导航路径信息，然后将导航路径信息发送到ARM内核I2C总线与单片机通信单元(7)，所述ARM内核I2C总线与单片机通信单元(7)完成导航路径信息向基于单片机的联合收割机视觉导航转向控制系统(8)的信息传递；所述视觉导航路径识别系统以DM6446处理器为核心单元构成核心电路，DM6446处理器包含有DSP内核和ARM内核，摄像头(1)实时采集农田场景后，由CPLD图像采集单元(2)完成原始图像采集，原始图像的数据经由DSP内核处理后得到导航路径信息，最后由ARM内核将导航路径信息经I2C总线传递给基于单片机的联合收割机视觉导航转向控制系统，为转向系统提供转向信息；所述CPLD图像采集单元(2)采用TVP5146视频AD采集芯片，TVP5146视频AD采集芯片用于实现视频数据采集，TVP5146视频AD采集芯片经过SN74AVCB164245VR电压转换芯片进行电压变换后，通过DM6446中的视频处理子系统VPSS的视频前端VPFE输入到DM6446处理器的内部存储器中；所述视觉导航路径识别系统还包括主要用来存储嵌入式LUNIX文件系统、图像及视频的硬盘，硬盘与SN74LVT16245B ATA硬盘驱动器连接实现总线收发器驱动硬盘，并根据总线片选和方向信号进行数据传输，DM6446处理器与硬盘驱动器进行数据传输时，首先经过SN74AVCB164245VR电压转换芯片实现1.8V DSP电压转换到3.3V，再输入到SN74LVT16245B ATA硬盘驱动器；DM6446中的视频处理子系统VPSS的视频前端VPFE对外输出相应的模拟信号，该模拟信号经过OPA357AIDDA运算放大器芯片进行信号放大后输出到视频显示设备中；所述核心单元为DM6446处理器的核心电路中，包括：AM29LV256M NOR FLASH外存芯片，其为DM6446扩展的外部存储器，用于存储启动程序和数据；MT47H64M16BT DDR2内存芯片，为系统的内存，用来缓冲视频输入数据、作为OSD的缓冲器以及存储ARM和DSP的代码；所述核心单元为DM6446处理器的核心电路中，还包括以下扩展的相关功能电路：PI6CX100‑27晶振电路，与DM6446处理器连接，主要实现对部分外围设备提供时钟源，所述时钟源至少包括CPLD的时钟信号；EPM240GT100C5CPLD模块，与DM6446处理器连接，主要完成的功能有：ATA硬盘的逻辑控制、1.8V电平到3.3V I/O电平转换、时钟分频及其它组合逻辑功能；SN74CBTLV16210DGG FET总线驱动芯片和与其连接的LXT971ALE以太网收发控制器，用于实现网络通信功能，所述SN74CBTLV16210DGG FET总线驱动芯片与DM6446处理器连接；PCA9306I2C总线电压转换芯片和与其连接的PCF8574A I2C转并口扩展芯片，所述PCA9306I2C总线电压转换芯片与DM6446处理器连接；ARM内核经过PCA9306I2C总线电压转换芯片实现电压变换，PCF8574A I2C转并口扩展芯片与PCA9306I2C总线电压转换芯片连接，将I2C总线扩展到并口，以实现ARM内核与基于单片机的联合收割机视觉导航转向控制系统的通信功能；MAX3232串口通信芯片，用于实现串口通信功能，由于DM6446处理器输出电平和MAX3232串口通信芯片电平不一致，在DM6446处理器和MAX3232串口通信芯片之间设有用于电平转换的SN74AVC1T45电压转换芯片；TPS3808G09DBVR复位电路芯片，与DM6446处理器连接，用于实现复位电路功能；TPS54310PWP电源电路芯片，与DM6446处理器连接，实现系统电源管理功能。