恩智浦杯智能車競賽,“步步為營”后記

一年一度的恩智浦杯全國大學生智能汽車競賽,日前在山東大學(威海)落下帷幕,作為前參賽隊員,在本次大賽中受邀擔任步步為營直播解說。想來把解說過程中精彩的比賽,巧妙的策略以及成功失敗的經驗記錄下來,也是趣事一件,便也就有了這篇推文。

車模的控制

閑話少敘書歸正傳。 大部分的參賽學校將車模的控制分成了兩個部分,控制決策和運動控制。控制決策是將攝像頭采集的信息進行處理,由于在處理過程中要進行遍歷以獲取最優解,需要高強度的運算。所以很多隊伍使用了i.MX6Q或者i.MX8M作為控制決策的處理器。

i.MX 8M評估板得出最優解之后,需要進行車模的運動控制,MCU實時性高的特點也很適合進行運動控制,本主播發現大多數隊伍使用的是Kinetis系列中的K60微控制器(還真是深入人心的一款MCU啊)。 

圖像采集

再看圖像采集部分,也是百花齊放百家爭鳴。一些隊伍很暴力的使用了多個OPENMV-RT視覺模塊(似乎最多的用到了6個視覺模塊),實現多角度的圖形采集,Tag定位以及運動定位;也有使用攝像頭搖頭技術(啊,好久沒有見過這項技術的應用了,上次見到還是第七屆的比賽)完成上述功能;也有哈爾濱工業大學的同學只用了2個攝像頭便完成了棋盤局勢分布的圖像采集工作。

OpenMV-RT 視覺模塊

不同的方案有不同的優勢,選擇適合自己的就好。但是在比賽現場,使用多個攝像頭的方案也許不是最佳的選擇,每次比賽都需要連接電腦IDE對攝像頭的閾值進行調節,該過程比較繁瑣,也需要耗費較長的時間。也許在明年的競賽中,可以開發出自動閾值調節的算法,就可以省去現場手動閾值調節的環節。

 

小車循跡

在步步為營的比賽中,準確的將棋子搬到指定的格子里,便離不開循跡技術。紅外對管循跡,輔助攝像頭循跡都是較為普遍的方案。紅外對管尋跡的特點是數據量小,處理算法簡單,但車模的速度會相對較慢;攝像頭尋跡則數據量較大,處理算法相對復雜,但是車模可以在尋跡過程中以較快的速度運行。顏色相對單一的棋盤上,使用普通的黑白攝像頭即可很好的做到尋跡。與此同時,攝像頭的幀率也很重要,首先在高速運行中,如果幀率不夠就會造成拖影的情況出現(印象中常規組別2.5m/s以上就要考慮拖影的影響了)。其次,幀率最好是50Hz的整數倍,或者是25FPS。因為在燈光條件下,燈光按照交流電的50Hz進行閃爍,獲取的圖像就會有明暗交替的條紋(在室內燈光下打開手機攝像頭即可看到燈光閃爍產生的條紋),就有可能對后續圖像分析和定位算法造成干擾。

拖影與全局快門示意圖

現場與參賽的隊員的交流中,有參賽隊伍使用xx風攝像頭進行循跡和輔助定位,并且做出了高度評價。經過查閱資料發現,這款攝像頭是一款黑白高速全局快門攝像頭,說明該組同學也充分考慮了拖影和燈光閃爍造成的影響。也有來自哈爾濱工業大學的參賽隊伍,使用的是市面上常見的USB攝像頭進行圖像采集,輔以i.MX8M的強悍算力,也完成了較好的圖像采集和精準定位。

印象最深

在整場的比賽中,印象最深的隊伍還是哈爾濱工業大學的紫丁香八隊。

哈爾濱工業大學與北華大學的巔峰對決(找找筆者在哪里?

為什么說印象最深呢,還聽我細細道來。

首先,他們五位參賽隊員都是大二,但是選用了算力強勁的i.MX 8M處理器(NXP這兩年最新推出的處理器)。這款處理器因為剛剛推出,因此相對i.MX 6Q中文資料少,并且不好找,捫心自問本主播在大二的時候用i.MX8?不敢想不敢想。

其次,他們僅使用了4個常見的USB攝像頭,先識別出apriltag所代表的數字,然后根據OpenCV庫函數返回的歐拉角,再結合車體與攝像頭的尺寸計算出車所在的位置,便完成了棋盤信息采集,精確尋跡定位的功能。

接著,他們的棋子分布局勢掃描方法也與眾不同,常規的隊伍需要在計時開始后車模進入棋盤對棋子的分布進行掃描,哈工大的參賽隊伍在出發位置,即可通過攝像頭完成棋子分布的掃描,最最厲害的是,還可以計算出最佳出發點以減少比賽用時。

他們還使用HDMI接口外接了一個顯示屏,再配上鼠標鍵盤,就可以調整參數和調試車模,真的是高效快捷。 

哈工大紫丁香八隊車模

一點小建議

關于比賽規則,也有一點小建議。

北華大學和華中科技大學進行對弈時,雙方你來我往,用盡了所有的障礙后沒有任何一方成功在耗盡比賽時間之前推塔成功。按照現有規則,判定用時少的一方獲勝。

此時華科的同學指出,他們最多只需要5步就可以推塔成功,而對方還需要10步。認為單純的依靠時間決定勝負并不是非常的公平,也應該考慮對弈過程中的決策的優劣。

因此在后續的競賽中,時間耗盡后如果可以把剩余步數這一因素考慮進去,也許是一個更加客觀評判的方法。例如按照一步5s的時間,把雙方的步數時間與用時相加得到最終的用時時間。

結束語

一屆又一屆的智能車比賽,培養了數以萬計的大學生參與到這項工程實踐競賽中來。除去那一紙獎狀,在這個過程中積累下來的知識與技能,鍛煉出面對挑戰時的自信和勇氣,更是一筆寶貴的財富。

當然,這數以萬計的大學生中,也包含一個我。回想起那幾年的日日夜夜,看慣了凌晨的紫金山,感受過了假期清冷的校園,還有什么問題是可以難倒我們的? 

謹以此文,紀念那些在賽道上飛馳的日子。

恩智浦MCU加油站

這是由恩智浦官方運營的公眾號,著重為您推薦恩智浦MCU的產品信息、開發技巧、教程文檔、培訓課程等內容。

長按二維碼,關注我們

END

更多恩智浦AI-IoT市場和產品信息,邀您同時關注“NXP客棧”微信公眾號

NXP客棧

恩智浦致力于打造安全的連接和基礎設施解決方案,為智慧生活保駕護航。

長按二維碼,關注我們

免責聲明:本文僅代表文章作者的個人觀點,與本站無關。其原創性、真實性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容文字的真實性、完整性和原創性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并自行核實相關內容。

http://image99.pinlue.com/thumb/img_jpg/1mLHZgjOk6qMPArKmvYM37qicEbUqAMHticpmV05pRlM7ibJguRGX8P2UVfglnjfia8ic4ONAeTqiajRCwGq7YxHkticA/0.jpeg
我要收藏
贊一個
踩一下
分享到
相關推薦
精選文章
?
买鱼能赚钱吗