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第18届全国大学生智能汽车竞赛四轮车开源讲解_Joshua.X的博客-CSDN博客

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这应该是最后一章赛道元素了，其实三叉只出现了十六届、十七届这两届比赛。T字也只是出现了十七届一届比赛而已。车库和他们相比，稍微老一点，从十五届开始出现的。我和大家分享一下这几个元素的处理方法吧。

注：以下方案有可能会用到一个或者多个下述变量，以下变量均在开源【3】边线提取一章有讲。

const uint8  Standard_Road_Wide[MT9V03X_H];//标准赛宽数组
volatile int Left_Line[MT9V03X_H]; //左边线数组
volatile int Right_Line[MT9V03X_H];//右边线数组
volatile int Mid_Line[MT9V03X_H];  //中线数组
volatile int Road_Wide[MT9V03X_H]; //实际赛宽数组
volatile int White_Column[MT9V03X_W];//每列白列长度
volatile int Search_Stop_Line;     //搜索截止行,只记录长度，想要坐标需要用视野高度减去该值
volatile int Boundry_Start_Left;   //左右边界起始点
volatile int Boundry_Start_Right;  //第一个非丢线点,常规边界起始点
volatile int Left_Lost_Time;       //边界丢线数
volatile int Right_Lost_Time;
volatile int Both_Lost_Time;//两边同时丢线数
int Longest_White_Column_Left[2]; //最长白列,[0]是最长白列的长度，也就是Search_Stop_Line搜索截止行，[1】是第某列
int Longest_White_Column_Right[2];//最长白列,[0]是最长白列的长度，也就是Search_Stop_Line搜索截止行，[1】是第某列
int Left_Lost_Flag[MT9V03X_H] ; //左丢线数组，丢线置1，没丢线置0
int Right_Lost_Flag[MT9V03X_H]; //右丢线数组，丢线置1，没丢线置0

注：文章中所有参数，角点范围之类的东西仅作为参考，实际参数，请根据需要实际调整！！！！！！！！！

实际上，智能车所有参数都需要根据你的实际情况进行调整，万万不可照搬不误！！！！！

一、车库

1.1 出库

比赛时没有明文规定，但是一般约定俗成：车手准备好发车后，举手向裁判示意。按下设置好的发车按键，双手离开车，中间最好有1~2秒的时间间隔，车模再自行出发。为的是防止用手推车这样的协助发车情况。

说实话，四轮车出库其实可以不用写的，车子稍微歪着放在车库，让他自由寻迹即可。可以不用特别处理。

为了稳妥起见，这这里还是介绍几种办法，供出库使用。

法一：

车子放在车库，发车阶段让车模前轮左/右方向打死，速度给定速。编码器积分超过某一阈值，切换自由寻迹。

法二：

车子放在车库，发车阶段让车模前轮左/右方向打死，速度给定速。利用陀螺仪积分，航向角积分满90度左右（正90度或者负90度，取决于左或者右发车），切换自由寻迹。

法三：

车子放在车库，发车阶段让车模前轮左/右方向打死，速度给定速。利用图像，比视野变长，边界起始点靠下等条件。满足即可认为出库成功，切换自由寻迹。

1.2 入库

车模入库是一个很值得注意的问题。

因为能够跑完全程，但是入库失败是会罚时。有些情况入库失败没有触发计时装置会导致没有成绩的。我在现场以及车赛直播的时候经常有这种情况发生，很可惜。

不知道别人入库是怎么做的，我一直的利用的找斑马线。

1.2.1 斑马线

斑马线是在车库中心与赛道的中心区域，通常由黑色绝缘胶粘贴在赛道上。

详细参数见下图：

对于智能车而言，车子看到的图像是这样的。

最大的区别就是中间多了一片黑条区。

这时，最朴素的判断方法就有了。

法一：

固定区间里面找跳变。由于过于简单，前期可以使用，后期建议换掉。

划定一块区域（区域需要自行整定），（左边的像素点！=右边像素点） 计数，超出某一阈值（阈值手动调整），认为斑马线。

代码如下：

/*
 * 斑马线检测函数，检测屏幕黑白跳变数，阈值可调，也要注意判断范围，近车靠头还是远离车头
 */
void Zebra_Detect(void)
{
    int i,j;
    change=0;
    for(i=55;i>=40;i--)
    {
        for(j=15;j<=90;j++)
        {
            if(image_two_value[i][j+1]-image_two_value[i][j]!=0)
            {
                change++;
            }
        }
    }
   // lcd_showint16(100,6,change);
    if(change>=100)
    {

        zebra_flag=1;
    }
    else
    {
        zebra_flag=0;
    }
}

这里的减法和不等号是一个意思，因为图片二值化后只有两个值：0x00，0xff。

法二：

是上面方法的改进，将固定区域换成满足某一条件的活动区域。

是我最后选择的方案

思路

1. 元素互斥，斑马线需要与所有元素进行互斥
2. 最长白列比较长（因为斑马线前后必定有直道）
3. 最长白列位于偏中间的位置（因为最长白列会穿过斑马线）
4. 边界起始点比较靠下，不一定在最下（因为斑马线前后必定有直道，斑马线会影响车子方向，车子会晃一下）
5. 从下向上找赛道宽度很窄的地方，超过某一阈值，记录最后窄的地方的行数（由于斑马线条纹，赛道宽度会卡在两条条纹之间，远远小于标准赛道宽度）
6. 找到赛道宽度过窄的地方，向上移动某行，向下移动某行，找到这两行的左右边界，圈定这一片区域进行跳变计数。

图示如下

先找到连续几行赛道很窄，找到了连续5行过窄。从这行开始向上找15行，往下找8行，找到这两行的左右边界，这样就圈定了一块区域，在这个区域内找跳变。大于某一阈值，认为是斑马线。

代码

/*-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  @brief     斑马线检测
  @param     null
  @return    null
  Sample     Zebra_Stripes_Detect(void)
  @note      边界起始靠下，最长白列较长，赛道宽度过窄，且附近大量跳变
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void Zebra_Stripes_Detect(void)
{
    int i=0,j=0;
    int change_count=0;//跳变计数
    int start_line=0;
    int endl_ine=0;
    int narrow_road_count=0;
    if(Cross_Flag!=0||(1<=Ramp_Flag&&Ramp_Flag<=3)||Zebra_Stripes_Flag!=0||
       Stop_Flag!=0 ||Electromagnet_Flag!=0||Barricade_Flag!=0)//元素互斥，不是十字，不是，不是坡道，不是停车
    {
        return;
    }

    赛宽变化判斑马线
    if(Search_Stop_Line>=60&&
       30<=Longest_White_Column_Left[1]&&Longest_White_Column_Left[1]<=MT9V03X_W-30&&
       30<=Longest_White_Column_Right[1]&&Longest_White_Column_Right[1]<=MT9V03X_W-30&&
       Boundry_Start_Left>=MT9V03X_H-15&&Boundry_Start_Right>=MT9V03X_H-15)
    {//截止行长，.最长白列的位置在中心附近，边界起始点靠下
        for(i=65;i>=20;i--)//在靠下的区域进行寻找赛道宽度过窄的地方
        {
            if((Standard_Road_Wide[i]-Road_Wide[i])>10)
            {
                narrow_road_count++;//多组赛宽变窄，才认为是斑马线
                if(narrow_road_count>=5)
                {
                    start_line=i;//记录赛道宽度很窄的位置
                    break;
                }
            }
        }
    }
    if(start_line!=0)//多组赛宽变窄，，以赛道过窄的位置为中心，划定一个范围，进行跳变计数
    {
        start_line=start_line+8;
        endl_ine=start_line-15;
        if(start_line>=MT9V03X_H-1)//限幅保护，防止数组越界
        {
            start_line=MT9V03X_H-1;
        }
        if(endl_ine<=0)//限幅保护，防止数组越界
        {
            endl_ine=0;
        }
        for(i=start_line;i>=endl_ine;i--)//区域内跳变计数
        {
            for(j=Left_Line[i];j<=Right_Line[i];j++)
            {
                if(image_two_value[i][j+1]-image_two_value[i][j]!=0)
                {
                    change_count++;

                }
            }
        }
//        ips200_show_uint(0*16,100,change_count,5);//debug使用，查看跳变数，便于适应赛道
    }
 //画出区域，便于找bug，debug使用
//        Draw_Line( Left_Line[start_line], start_line, Left_Line[endl_ine], endl_ine);
//        Draw_Line( Left_Line[start_line], start_line, Right_Line[start_line], start_line);
//        Draw_Line(Right_Line[endl_ine], endl_ine, Right_Line[start_line], start_line);
//        Draw_Line(Right_Line[endl_ine], endl_ine, Left_Line[endl_ine], endl_ine);
//        ips200_draw_line ( Left_Line[start_line], start_line, Left_Line[endl_ine], endl_ine, RGB565_RED);
//        ips200_draw_line ( Left_Line[start_line], start_line, Right_Line[start_line], start_line, RGB565_RED);
//        ips200_draw_line (Right_Line[endl_ine], endl_ine, Right_Line[start_line], start_line, RGB565_RED);
//        ips200_draw_line (Right_Line[endl_ine], endl_ine, Left_Line[endl_ine], endl_ine, RGB565_RED);

    if(change_count>30)//跳变大于某一阈值，认为找到了斑马线
    {
        Zebra_Stripes_Flag=1;
    }
//相关参数显示。debug使用
//    ips200_show_uint(0*16,50,narrow_road_count,5);
//    ips200_show_uint(1*16,50,change_count,5);
}

实际使用效果良好，过可以把边界起始行条件放的再松一些。因为像上图，右边已经看到车库了，边界起始点已经比较高，才看清晰看到斑马线。

调试时可以用方框圈出区域，实际使用效果如下：

注意，会有一个地方会有误判

大S弯会有误判，因为右边赛道宽度很窄，其他条件都符合，大家可以把最长白列的位置放的再居中一点。

法三：

这是我后期想到的一个算法，理论上可行，实际上不知道效果怎样，因为我没有时间去实验了。在这里写一下，大家自行尝试。

我们在前文的巡线里面找过一个东西叫做最长白列。并且将所有列的最长白列长度存在了一个数组里面。

我们再看看一下斑马线实拍图。

我们是不是可以将最长白列理解为从下往上的边界。

那么，我们是否可以将纵向撕裂过多认为是斑马线呢？

我觉得是可以的。具体情况看各位大佬尝试，我只提出一个想法。

代码如下

/*-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  @brief     斑马线判断
  @param     null
  @return    null
  Sample     Zebra_Detect();
  @note      一个新想法，利用最长白列，每一列的最长白列可以看成从下往上的赛道边界，
            当看到斑马线时，会有较大的纵向撕裂，一条斑马线会有两次撕裂
            那么我用这个跳变计数，是否能识别斑马线呢，代码如下，
            我就不去测试了，看各位的测试结果了
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void Zebra_Detect(void)
{
    int j=0;
    int count=0;
    //前面的元素互斥各位自行补全
    if(Search_Stop_Line>=60)//视野很长
    {
        for(j=10;j<=MT9V03X_W-10;j++)
        {
            if(abs(White_Column[j]-White_Column[j+1])>=30)
            {
                count++;
            }
        }
    }
    if(count>=8)//阈值手动调整
    {
        Zebra_Stripes_Flag=1;
    }
}

1.3 注意事项

出库可以不进行特别处理，入库需要。

入库可以在看到斑马线后，直接打角，然后积分停车。

有一个取巧的办法，在设置出库方向时候，就顺手将入库方向准备好。如果赛道是环型赛道，那么左出库，一定意味着左入库。右出库同理。那么我在看到了斑马线时，出库是向左，那么我左打角就好，无需判断左右车库。

这样就只用判断斑马线，不需要判断左右库。

上述方法还是有瑕疵，因为从看到斑马线，到打角还需要时间，这中间的延迟是需要考虑的，最好的方法是找到斑马线区域，以斑马线区域为基准，找到车库的角点，然后补线进库。

18届车赛前车不需要入库，在斑马线后1m内停车即可，我就没有进行下一步处理，希望就继续研究吧。

二、三叉

三叉是个很有意思的元素，他的出现直接让16届车赛从跑一圈，变成了跑两圈。圈数的增多直接导致了失误率的直线上升，对车模的稳定性的要求大大增加。

三叉的理论图如下

三叉智能车实拍图如下

由于18届没有此元素，所以我不进行代码分享

只进行思路分析

1. 边界起始点靠下
2. 左右同时出现单调转折点，单调转折点纵坐标差不多
3. 最长白列在经历了v字的过程，先减后增。同时找到最长白列最低点，用于补线。
4. 从左或者右单调转折点连线到顶端v字的下沿即可

入三叉和出三叉的图形基本一样，判断条件一样使用。

由于历史久远，我手头没有图，出三叉就不在展示了。

建议三叉可以搞个状态机。

1. 状态1：第一次看到这种情况认为进三叉。
2. 状态2：尖角消失，认为进入到三叉内部。
3. 状态3：再一次看到类似的尖角情况，出三叉。

三、T字

T字更是命惨，只出现了十七届一次。

实际图如下

代码就不分享了，思路如下

1. 边界起始点低
2. 有两个下拐点
3. 最长白列比较短
4. 最长白列长度差距不大

满足情况就补线出T字，出t字的原则仍可以和出库方向直接绑定，详情见上图，简答粗暴。

希望能够帮助到一些人。

本人菜鸡一只，各位大佬发现问题欢迎留言指出

qq：2296449414