基于圖像識別的打靶機器人

項目名稱：沈陽理工大學大學生創新訓練項目（項目編號：201810144060 ）

開發了一種基于圖象識別的機器人打靶構架。該架構使用OV5640攝像機獲取目標表面圖像，并在進行圖像處理和目標表面識別后獲得拍攝結果。它使用圖像抓取并且預處理的方法，例如圖像顏色特征，灰度分析和閾值分析等。使用局部特征識別來對目標進行檢測，并用灰色特征來分析目標區域，并用STM32F407單片機來進行實時處理。

圖像處理;灰度分析;OV5640攝像頭;STM32F407

引言

移動激光目標系統的軍事意義廣泛。其提高了訓練水平，降低了訓練費用，并確保了使用人員的安全。硬件成本低，后期維護方便，采用圖像處理算法，可在復雜的光照環境下清晰拍攝獲取目標特征。激光打靶可以根據目標運動狀態分為固定目標和移動目標兩種類型。對運動目標的目標跟蹤已成為需要解決的問題之一。在移動目標的移動中識別激光點，需要進一步的研究和開發改進。

1、總體設計方案

打靶機器人是將數字圖像處理技術和嵌入式應用技術集成在一起的模擬射擊機器人。它使用特質彈丸來進行射擊訓練。圖像接收端使用OV5640攝像頭獲取目標圖像，并通過圖像處理技術和目標識別算法，包括灰化二值化，目標識別，中心確定和點識別。等等，實現了拍攝功能，可以滿足系統對實時性和可靠性的高要求。

2、彈丸結構設計方案

2.1撥彈結構

圖3.1為撥彈電機結構：

為了做到彈丸的再次收集與排列，設計類似轉盤的結構，對彈倉里的彈丸進行攪動，并收集至彈槽。將彈丸可控的送去發射機構，需要控制撥盤轉動角度，我們選擇帶有旋轉編碼器且體積相對較小的2310電機。

2.2發射結構

發射結構概覽圖如圖3.2所示

輸彈口末端，摩擦輪前端，放置有限位開關，當撥彈機構開始旋轉，彈丸被摩擦輪擠出，下一顆彈丸觸碰限

位開關，撥輪停止轉動，能有效的減小發射延遲，也可簡單修改編程的三連發，多連發的邏輯。

3、攝像頭選擇

3.1攝像頭選型

我們選擇500萬AF自動對焦攝像頭OV5640.

工作溫度：0°C to 60°C

最高有效像素：2592 （H） *1944 （V）

物距：5CM-100M

中心清晰度：600LW/PH （Center）

信噪比：34dB

最低照度：0.5lux

結語

在軟件方面，使用C語言編程方法來開發直流電動機和驅動器，從而實現控制相關組件完成各自任務的應用程序。在硬件方面，以STM3F407單片機為控制核心。攝像機和觸摸屏用于完成圖像信息的收集和顯示，實現自動目標報告的功能。

參考文獻

[1]李虎，張健.基于自動識別的自動打靶機器人系統[J].單片機與嵌入式系統應用，2017，17（12）：71-74.

[2]羅杰，張之明.基于圖像處理技術自動報靶系統綜述[J].激光雜志.2016（07）

[3]任志敏.基于STM32F407的圖像采集系統設計[J].山西電子技術.2016（03）.

作者簡介：徐春鵬（2000.01-），男，學歷：本科，吉林省榆樹市人，單位：沈陽理工大學，研究方向：機械設計。