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基于手势识别的无线遥控车研究与设计

作　者: 王旭
导　师: 赵宏伟
学　校: 吉林大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线通信射频技术遥控车 USB通信手势识别
分类号: TP872
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

智能机器人一直是人们研究的热点,面向智能机器人的人工智能模型、认知模型等图形图象处理算法各有优势,而这些算法的验证也需要一个真实的机器人平台。为了使算法能够在机器人上验证,同时又能使用PC机上特有的软件资源,论文设计并实现一个无线遥控车实验平台,并通过图像处理手势识别,控制无线遥控车的运动。论文介绍了智能机器人发展的状况、手势识别的主要方法,介绍了选题背景,提出了无线遥控车设计架构。无线遥控车平台采用分布式结构,以图像传感器感知外部环境,以PC机作为运算的核心。论文设计和实现了无线遥控车的硬件电路和应用软件。设计了电路图,绘制了电路PCB版图,完成了电路板的焊接与调试。通过NRF24L01芯片提供的射频技术完成无线通信,通过OV6620图像传感器完成图像的采集,通过AL422B帧缓存器完成图片数据的缓存。为了获得与PC机较快的通信速度,使用了PDIUSBD12芯片以提供USB1.1协议通信接口。为了实现手势识别控制无线遥控车的运动,研究并修改了CANNY边缘提取算法,通过图像去噪、边缘提取、图像区域选择和手势判定这一过程来识别手势。设计并实现了PC机端的用户界面以方便使用和测试。

全文目录

提要  4-9
第1章绪论  9-12
  1.1 智能机器人概述  9-10
  1.2 手势识别的发展现状  10
  1.3 基于手势控制的无线遥控车的提出背景  10-11
  1.4 本文的主要工作  11-12
第2章基础理论简介  12-20
  2.1 2.4GHz 无线通信技术  12
  2.2 UART 与 R5232 协议  12-13
  2.3 IC 协议  13-14
  2.4 SPI 协议  14-15
  2.5 USB 协议  15-16
  2.6 ISP 概念  16
  2.7 各常见协议通信速度  16-17
  2.8 BMP 文件格式  17
  2.9 直方图的概念与求解算法  17-18
  2.10 矩  18-19
  2.11 图像分割  19-20
第3章总体方案设计  20-26
  3.1 总体结构  20-21
  3.2 协议设计  21-26
    3.2.1 所用到的命令  22
    3.2.2 协议的概念  22-24
    3.2.3 UART 和 R5232 传输中的包格式  24
    3.2.4 射频传输中的包格式  24-25
    3.2.5 USB 传输中的包格式  25-26
第4章无线遥控车的设计  26-48
  4.1 硬件结构设计  26-28
  4.2 电路图说明与分析  28-30
    4.2.1 供电电路  28
    4.2.2 最小系统电路  28-29
    4.2.3 串口通信电路  29
    4.2.4 USB 通信电路  29-30
    4.2.5 射频通信电路  30
    4.2.6 图像采集电路  30
  4.3 器件控制  30-38
    4.3.1 Atmega128 的最小系统  31-32
    4.3.2 C3088 控制  32-34
    4.3.3 AL4228 帧缓存器  34-35
    4.3.4 NRF24L01 控制  35-37
    4.3.5 PDIUSBD12 的控制  37-38
  4.4 应用层软件设计  38-43
    4.4.1 图像采集  38-39
    4.4.2 无线发送与接收  39-41
    4.4.3 USB 通信  41-42
    4.4.4 车载端的总体流程  42-43
    4.4.5 PC 接收端的总体流程  43
  4.5 测试  43-48
    4.5.1 基本测试  43-45
    4.5.2 速度测试  45-47
    4.5.3 无线通信距离测试  47
    4.5.4 试验结果分析  47-48
第5章手势识别系统设计  48-58
  5.1 手势识别算法  48-50
    5.1.1 图像去噪  48
    5.1.2 图像边缘提取  48-49
    5.1.3 图像区域选择  49-50
    5.1.4 手势判定  50
  5.2 Windows 端的 USB 驱动  50-54
    5.2.1 Windows 端与驱动程序的交互过程  50-52
    5.2.2 本文中Windows 设备驱动的配置文件  52-53
    5.2.3 本文中Windows 设备驱动的实体文件  53-54
    5.2.4 Windows 设备驱动调试方法  54
  5.3 PC 端应用层软件的设计  54-55
    5.3.1 本文中使用的图片格式  54-55
    5.3.2 PC 控制端的主要流程  55
  5.4 测试  55-58
    5.4.1 图像去噪测试  56
    5.4.2 图像边缘提取测试  56-57
    5.4.3 图像手势提取测试  57
    5.4.4 图像手势判定测试  57-58
第6章系统集成及结果分析  58-62
  6.1 系统界面  58-60
  6.2 系统性能测试  60-62
    6.2.1 图像采集测试  61
    6.2.2 小车控制测试  61
    6.2.3 手势识别测试  61-62
第7章工作总结与展望  62-64
  7.1 工作总结  62-63
  7.2 研究展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
摘要  68-70
Abstract  70-73
附件A 无线遥控小车硬件原理图  73

基于手势识别的无线遥控车研究与设计

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