1自動控制平臺概述
正在收集跟多媒體技術飛速發(fā)展的明天經由過程收集傳輸的近程機器人圖象對機器人停止節(jié)制曾經成了一種可行的技巧。應用這類技巧可以對近程機器人的舉止停止檢測從而取得及時的信息再據此向近真?zhèn)€機器人收回某種下令。但若是由人間接正在遠端停止節(jié)制便須要其長時間天經由過程傳輸過去的圖象監(jiān)測機器人的行動同時還要不休向遠端機器人發(fā)送不異的下令。明顯由電腦停止智能化的自動控制更適合。
近程機器人的自動控制平臺恰是基于這類思量而研制的。本課題組研制的原有的近程機器人及時圖象傳輸跟及時控制系統分為兩個部門:一是近程機器人站點二是節(jié)制站點。此中近程機器人站點擔任圖象信息的收羅、緊縮、傳輸同時吸收節(jié)制端發(fā)送的下令并履行;節(jié)制站點對圖象停止解壓、顯現同時向近程機器人站點發(fā)送下令。自動控制平臺就是正在原有體系的根底上正在節(jié)制站點的應用程序中加上了對遠端傳遞過去的圖象停止斷定、并根據斷定自動發(fā)送下令的部門。
2相關技巧
2.1圖象的收羅與顯現
正在近程機器人站點須要對機器人現場停止圖象收羅;而正在節(jié)制端則須要對機器人的圖象停止顯現。
正在本體系的應用程序中收羅跟顯現是經由過程對VFW的挪用去實現的。VFW(VideoforWindowsSDK)是Microsoft公司于1992年推出的被稱為AVICap窗口類函數的體系挪用接口。經由過程VFW的挪用可以經由過程發(fā)送信息或是設置屬性去收羅或播放視頻剪輯。如正在順序中挪用capCreateCaptureWindow便可以創(chuàng)立一個視頻收羅窗口挪用capSetCallbackonFrame便可以設定收羅到一幀圖象時的回調函數正在回調函數中可以進一步作顯現或對圖象作別的處置懲罰。
VFW只有VC跟VB版本而本體系采取Delphi停止開辟以便取得Delphi優(yōu)秀的界面功用跟多線程機制。為此須要先用Pascal對停止改寫失掉正在Delphi中可以間接挪用的文件。
只管正在編程時利用的是VFW可是因為程序運行正在Windows2000下實際上驅動程序仍是利用WDM(WindowsDriverModel)。WDM也是由Microsoft公司推出的絕對于VFW正在視頻會議、PC/TV等方面有較大劣勢。
2.2圖像壓縮
本體系中采取了多種圖象壓縮算法以順應多種收集傳輸情況跟實時性要求此中包羅顯現質量好但開消年夜的MPEG4和開消小合用于近程傳輸但收集傳輸率低的。另外另有本課題組自行開辟的一個Tsinghua壓縮算法正在體系利用時可以依據收集的環(huán)境去停止取舍。若是收集環(huán)境好則利用顯現質量好的MPEG4若是收集欠好則利用開消小的。
2.3收集傳輸的自順應
延邊三軸分揀機器人分揀機器人碼垛操作流程除壓縮算法可靈巧取舍以外本課題組借計劃了兩種自順應的方式去對傳輸停止調節(jié)以便更好天順應收集前提。一種是幀頻的自順應經由過程調節(jié)機器人端視頻發(fā)送速度去實現對圖象質量的自順應;另一種是通訊帶寬的自順應經由過程調節(jié)關鍵幀跟非關鍵幀的質量去調節(jié)單元工夫發(fā)送的數據量從而與收集環(huán)境相適應。
2.4多歷程、多線程的利用
本體系可同時節(jié)制多個機器人站點。每當毗鄰一個新的近程機器人站點時節(jié)制站點會自動發(fā)生一個新的歷程對該機器人站點停止節(jié)制。正在對一個機器人站點停止節(jié)制的歷程中同時會有幾個線程去離別實現多少方面的功用。ChatThread線程擔任機器人站點跟節(jié)制站點之間的文字通訊SyncThread線程則擔任兩站點傳遞跟吸收的同步性最大的也是最次要的DrawThread線程擔任圖象的吸收、解壓縮和顯現同時實現自動控制功用。
2.5自動控制
如前所述自動控制包羅兩方面:一是對傳遞過去的圖象信息停止剖析取得機器人的及時形態(tài)。二是根據機器人現階段所處的形態(tài)收回響應的下令。
對圖象信息停止剖析是經由過程與尺度圖象停止比力去實現的以此去肯定機器人是不是曾經進入了某種形態(tài)。若是發(fā)明機器人以后處于某種尺度圖象對應的形態(tài)則節(jié)制站點會收回與該形態(tài)絕對應的下令。
因為現階段機器人沒有能夠有很靈巧的細致的舉措方法以是只須要對幾個關鍵部位(例如頭部、手臂等)的圖象停止比力便可肯定機器人以后的形態(tài)。由此為尺度圖象的存儲跟辨認供給了有利條件也為自動控制平臺的計劃跟實現供給了條件。
快遞分揀機器人的發(fā)展背景3自動控制平臺的計劃與實現
3.1計劃思惟
機器人的某一個運動進程普通可以分化為若干個要害形態(tài)。當其處于某一形態(tài)時須要經由過程向它下達某一種指令才氣使之向下一個形態(tài)轉換。是以可以正在某一個文件中存儲實現該運動進程所須要的各個要害形態(tài)的圖象信息并存儲與該形態(tài)絕對應的指令。要履行該運動進程時經由過程應用程序讀入該文件取得各形態(tài)的信息然后便可起頭將及時的圖象信息與要害形態(tài)的圖象信息相比力若是相符則收回響應下令。實際上這個文件便相當于一個運轉劇本。可以正在手動節(jié)制的進程中建造好如許的運轉劇本。下次要履行一樣的操縱時只須要把這個劇本讀入便可以實現自動控制功用。
自動分揀機器人介紹視頻3.2數據結構
正在順序中樹立了一個名為scformat的數據結構去描寫跟寄存運轉劇本。scformat的根本布局如圖1所示。
一個scformat即對應于一個完全的劇本文件。因為對數據文件采取鏈表方法去組織以是此中可以含有隨意率性多個尺度圖象及其對應的下令。scformat中包括諸如色深/colordepth(1默示8位色依此類推)、圖象個數/framenum、圖象寬度/framewidth、圖象高度/frameheight等數據塊datahead、datatail則是數據鏈表的頭尾指針。
一個data則對應于一幅圖象除fwidth、fheight、depth這些根本的信息以外order是一個字符數組用來寄存對應的下令segnum默示那幅圖象中所截取的幾個最緊張的反應機器人根本運動環(huán)境的要害部門pnext則指向數據鏈表中的下一個data。關于一個data圖象中截取的各個部門一樣采取鏈表布局去組織seghead、segtail則離別指向鏈表的頭尾。
一個seg對應于從圖象中截取的一個要害部門此中width、height默示該部門的寬度、高度topx、topy則是該部門左下角正在該圖象中的坐標以順應圖象的數據從左下角起頭存儲的劃定規(guī)矩。segdata指向該部門詳細的圖象數據。
圖2是各個布局正在圖象上的詳細關聯。
上述數據結構的優(yōu)點是其存在充足的多方面的靈活性。由于對應于分歧的運動進程的劇本文件能夠須要分歧數量的尺度圖象而對應于機器人處于分歧形態(tài)的圖象為了反應機器人的運動形態(tài)也能夠須要截取分歧數量的要害部門。因為上述數據結構的靈活性關于尺度圖象的數據data跟圖象中的要害部門seg皆采取鏈表布局去組織以是可以順應各類分歧環(huán)境。
同時關于scformat、data、seg這些數據結構離別供給了各類函數和進程使得正在停止圖象的截取、劇本文件的存儲、劇本文件的讀取跟顯現時皆相稱便利。
3.3流程要點
詳細的流程分為以下兩個方面:
其一是節(jié)制劇本的取得由人工停止手動節(jié)制實現。基于下面的這類數據結構此進程可以精確實現。正在此進程中起首創(chuàng)立一個scformat布局。因為此中的數據是依照鏈表布局組織以是可以隨時參加尺度圖象及響應的下令。同時關于某一幅特定圖象可以拔取圖象中的若干要害部門。此進程完畢后可以挪用scformat的writescfile將失掉的劇本文件寄存到硬盤文件中。
其二是自動控制進程。正在停止自動控制時起首從硬盤上讀入文件挪用readscfile將文件中的數據參加到一個scformat布局中。然后依照這個scformat劇本文件中的數據停止自動控制。因為體系中采取緊縮技巧以是正在節(jié)制站點取得壓縮包之后停止解壓失掉及時圖象然后將及時圖象與運轉劇本中的圖象一一停止比力。若是比力相符則終止比力同時將響應的下令傳遞給遠端機器人;若是取得相符的成果則解釋機器人以后沒有處于任何特定的形態(tài)以是繼承輪回檢測跟比力。
4平臺運轉情況
本體系正在實驗室中停止了充足的測試跟點竄硬件跟軟件的情況以下。
快遞分揀機器人能干什么硬件情況:
IntelPentium4處理器
nVidiaTNT2M64圖象顯示卡
IntelProSharePersonalConferencing攝像頭LeadtekWinFastTV2000視頻采集卡
10M/100M自順應網卡100M以太網
軟件情況:
MicrosoftWindows2000AdvancedServer
BorlandDelphi6.0(WithUpdatepack2)
MicrosoftVisualC++6.0(ServicePack5)
5實際測試
本體系正在實驗室中停止了充足的測試。正在平常的環(huán)境下關于反應某一運動形態(tài)的圖象體系默許可以抽取0～5個要害部門去反應該形態(tài)的特點。而關于一個運轉劇本而言若是是有序化的簡略劇本(也就是說劇本中的圖象依照要停止的操縱順序排列體系只需將失掉的及時圖象與現階段該當處于的那一幅圖象停止比力便可)劇本中可以包括隨意率性多幅(正在存儲巨細知足的前提下)反應要害形態(tài)的圖象;若是是無序的劇本也就是說體系需將所獲得的圖象與劇本中的一切圖象停止比力以失掉以后須要履行的指令。正在測試中劇本包括十幅圖象時仍能很快得出比力的成果。從測試來看本體系的要害計劃思惟均是可用的。
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