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电动车摄像定位系统测量软件设计.doc

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电动车 摄像 定位 系统 测量 软件设计
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宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)论文统一格式:编号: 本科毕业设计(论文)电动车摄像定位系统测量软件设计Electric car camera positioning system measuring software design学 院 信息学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 14 电信升本 学 号 143330219 姓 名 吴联秋 指导教师 张卫强 职称:教授 完成日期 电动车摄像定位系统测量软件设计诚 信 承 诺我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《电动车摄像定位系统测量软件设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。承诺人(签名):吴联秋 年 月 日宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)I以下是学校的写作格式,但学院对写作格式又作了规定,请见附件中“海洋学院 2012 届本科生毕业论文的统一要求”;学院未说明部分,可参照学校要求。(即写作格式按学院的要求,学校的可作为补充)电动车摄像定位系统测量软件设计II电动车摄像定位系统测量软件设计【摘要】虽说现在的社会上,已经出现了不少以清洁能源为动力的电动车,而且大部分的定位系统是使用全球定位系统(GPS),很少有摄像定位系统的电动车。本课题“电动车摄像定位系统”主要是利用MATLAB 的图像处理算法对图片中的发光点的位置进行定位,计算出小车与发光管的位置关系。本课题是基于 STM32 微处理器的单片机为主要器件,通过外围电路和其他所需要的模块,在软件方面主要是将图片交由 MATLAB 进行图像算法,得出小车在图片中的位置,然后通过 CP2102 的串口传输,将 MATLAB 中得出的坐标显示在 OLED 上,最终对电动车进行摄像定位。【关键词】图像灰度色;STM32 单片机;图像二值化;串口传输;OLED宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)IIIElectric car camera positioning system measuring software design【ABSTRACT】Although today's society, there are already many electric vehicles powered by clean energy, and most of the positioning system is to use the global positioning system (GPS), there are few camera positioning system of electric vehicle. This topic “electric car camera positioning system“ mainly use the MATLAB image processing algorithm for image of fixing the position of the markers, calculate the position relationship between car and luminous tube. This topic is based on microprocessor STM32 microcontroller as the main device, through the peripheral circuit modules, and other needed on software mainly by the picture of MATLAB image algorithm, it is concluded that the car position in the image, and then through the serial port transmission CP2102, will display on the OLED, the coordinates of the MATLAB the final camera location for electric cars。【KEYWORDS】The image gray color;STM32 microcomputer;Image binarization;The image measurement;OLED。电动车摄像定位系统测量软件设计IV目 录电动车摄像定位系统测量软件设计 ......................................................................................IIIElectric car camera positioning system measuring software design........................................IV1. 绪论 .......................................................................................................................................11.1. 选题的背景及意义 ...................................................................................................11.1.1. 选题背景 ......................................................................................................11.1.2. 选题意义 ......................................................................................................11.2. 本论文所做的主要工作以及所要达到的目标 .......................................................22. 软件开发环境及总体方案 ...................................................................................................32.1. 总体设计方案 ...........................................................................................................32.1.1. OV7670+STM32 方案 ................................................................................32.1.2. MATLAB+STM32 方案 .............................................................................32.2. 软件开发环境 ...........................................................................................................32.3. 系统软件总体框架 ...................................................................................................42.3.1. 系统软件总结构 ..........................................................................................42.3.2. 软件系统的总体流程 ..................................................................................43. 图像采集模块 .......................................................................................................................54. 图像处理模块 .......................................................................................................................64.1. GUI 窗口的制作 ........................................................................................................64.1.1. GUI 窗口的基本结构 ..................................................................................74.1.2. GUI 图中的回调函数 ..................................................................................74.2. 图像处理 ...................................................................................................................84.2.1. 图像读取及显示 ..........................................................................................94.2.2. 图像灰度色 ..................................................................................................94.2.3. 图像二值化 ................................................................................................104.2.4. 图像取反 ....................................................................................................11宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)V4.2.5. 最小二乘法 ................................................................................................114.2.6. 坐标计算 ....................................................................................................125. 坐标传输模块 .....................................................................................................................135.1. MATLAB 的串口设置 ............................................................................................135.2. 单片机的串口设置 .................................................................................................146. 坐标显示模块 .....................................................................................................................146.1. 初始化过程 .............................................................................................................156.1.1. GPIO 口及时钟初始化 .............................................................................156.1.2. OLED 屏初始化 ........................................................................................156.2. 显示坐标过程 .........................................................................................................167. 总结 .....................................................................................................................................17参考文献 ..................................................................................................................................19致谢 ..........................................................................................................................................21附录 ..........................................................................................................................................22电动车摄像定位系统测量软件设计01. 绪论1.1. 选题的背景及意义1.1.1. 选题背景随着全世界范围可再生的能源开发和应用,推动了汽车电动化,减少了我们国家对传统能源的依赖、实现了技术创新、自主品牌的实质性突破,此突破具有非常重大的战略意义。 并且我国大城市的大气污染已经不能忽视,汽车的排放是主要污染源之一,我国目前已有 16 个城市被列入全球大气污染最严重的城市之中。我们国家现如今已经进入了改革开放繁盛时代,几乎每个家庭都会拥有一辆电动车,甚至是汽车。为了减少汽车尾气对大气及环境的污染. 开发节能及采用替代能源的环保型汽车, 是当今世界汽车产业发展的一个重要趋势在所有的未来汽车中, 电动汽车是最被看好的无污染汽车。因此对我们国家来说,研究出更节能,更环保的电动汽车,不是当务之急,而是长远的一个计划。一些新型电动车出现在市面上,但随即也面临对电动车定位的问题,无法随时知道电动车的实时位置。当前市场上,为了弥补电动车无法定位的缺陷,我们需要对电动车进行定位。随着数字图像技术和电子技术的不断发展,我们所选课题“电动车摄像定位系统”的主要部分就是图像处理部分,如何对图像中的某点进行图像算法处理,从而达到定位。而如今图像处理系统已经在公众、公司、军队等各个不同的领域中得到广泛应用。1.1.2. 选题意义虽说现在的社会上,已经出现了不少以清洁能源为动力的电动车,而且大部分的定位系统是使用全球定位系统(GPS ),很少有摄像定位系统的电动车。本课题“电动车摄像定位系统测量软件设计”主要是将小车所在位置的图片拍摄下来,将图片载入到我们的主要软件 MATLAB 中,在 MATLAB 中对我们拍摄到的图片进行图像处理算法,将电动车的所在位置定位下来。本课题是基于 STM32 微处理器的单片机为主要器件,通过外围电路和其他所需要的模块,对电动车的坐标进行定位及显示。现在市场上进行图像采集以及图像处理的硬件平台主要是基于 PC、DSP、FPGA,其中大多用 PC 机仿真,而实际的图像跟踪也多用 DSP、FPGA 或两者结合来实现。并且大多数嵌入式图像采集系统都是基于 DSP、ARM 技术,一些系统比较复杂、成本高、实时图像处理比较困难。基于 STM32 微处理器的单片机宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)1技术相对于 DSP、FPGA 等技术来说,在速度上可能有所欠缺,但是单片机在如今的社会上应用越来越多,价格不断下降,性能更强、功耗更低。单片机技术运用在图像采集上是一个大胆的尝试。电动车采用摄像定位系统,能够节约成本,提高我们大学生的自主性,培养我们的动手能力。正是在这样的意义上,本课题的理论和实际意义才能得以彰显。1.2. 本论文所做的主要工作以及所要达到的目标根据图像处理算法的研究现状以及 STM32 系列单片机和 OLED 显示屏对小车坐标的显示的实现,设计了一种对电动车摄像定位系统测量软件装置。采用图像灰度色和图像二值化等图像算法对所拍到的图像进行处理,从而达到对电动车进行定位的功能。本课题要实现的功能:第一通过对 MATLAB 软件的编程对我们所需要的图片进行图像算法处理;第二可以运用 MATLAB 的图像算法处理,对图片进行处理,可以得到我们所需要的几个图像处理后的图形以及坐标;第三将我们在 MATLAB 中所得到的坐标通过USB 转串口的方法将坐标传输给 STM32 的微处理器芯片;第四在 STM32 单片机上通过一系列的软件编程对我们在 MATLAB 的软件中得到的坐标显示在 OLED 的显示屏上。2. 软件开发环境及总体方案2.1. 总体设计方案根据本课题《电动车摄像定位系统测量软件设计》的要求,我制定出了两种方案对该进行设计。
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