全自主足球机器人视觉系统的方案分析与比较.doc

摘要： 简单介绍了全自主足球机器人比赛系统。设计了全自主足球机器人视觉系统的典型电路，包括 CCD 摄像头、

SAA7111、AL422B、EPM7128 及 TMS320VC5402，并详细分析了系统的时序关系。给出了典型电路的变型设计，并进行

了比较。

关键词：视觉系统；足球机器人；DSP

Abstract: This paper briefly outlines the competition system of autonomous soccer robot. An typical vision

system circuit of autonomous soccer robot is designed. This circuit includes CCD camera 、SAA7111、

AL422B 、EPM7128 and TMS320VC5402. Timing is analyzed in detail, too. The variant design of the

typical vision circuit is discussed.

Key Words: vision system; autonomous soccer robot ; DSP

传感器，用来对环境进行距离探测和障碍探测。在多机器人参与比赛的时候，为实现机器人间的通

信，应安装无线通信系统，共享已经探测到的环境信息，构成多机器人的协作系统。机器人还配备

可充电电池组为嵌入计算机、传感器、驱动电机提供电能。

全自主足球机器人比赛的特点是：不允许在比赛场地的正上方或其它非机器人本体上设置全局

视觉系统，而是将摄像机安装在机器人的本体上，这样摄像机只能提供比赛场地的部分信息，机器

人需要不断地将摄像机镜头进行摇动及俯仰，必要时扭转车体来搜寻需要的信息。

在比赛中，视觉系统依靠颜色来识别并判定目标。机器人对颜色的识别过程如下：当摄像头获

得彩色图像以后，机器人上的嵌入计算机系统将模拟视频信号数字化，将像素根据颜色分成两部分：

感兴趣的像素（搜索的目标颜色）和不感兴趣的像素（背景颜色）。然后对这些感兴趣的像素进行 RGB

颜色分量的匹配。在比赛之前已经存储了比赛场地环境下的各种颜色信息查询表，比赛时需要将实

像头摄取图像，采用 PC 机插视频采集卡的形式采集和处理球场图像信息，需要 PC 机整套软硬件系

统支持下才能工作，其软硬件复杂，体积大，可靠性低。此法虽然简单，但不符合全自主足球机器

人比赛的要求，因此本文设计符合自主足球机器人比赛的要求的视觉系统。

2 适合于自主足球机器人的视觉系统硬件典型方案设计

典型视觉系统硬件如图 1 所示，主要包括视频解码器 SAA7111、FIFO 帧存储器 AL422B、FPGA 采