NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PARK ASSIST
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.52 MB, 203 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÁI VÂN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG PARK ASSIST
S
K
C
0
0
3
9
2
4
5
3
9
5
6
NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246
S KC 0 0 3 4 4 1
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 10 - 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÁI VÂN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG PARK ASSIST
NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉO - 605246
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÁI VÂN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG PARK ASSIST
NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉO - 605246
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN THÁI VÂN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG PARK ASSIST
NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉO
MÃ SỐ: 605246
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : ..................................................................
(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: .........................................................................
(Ghi rõ họ, tên,, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: ..........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT,
Ngày .... tháng .... năm .....
LÝ LỊCH KHOA HỌC
(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: NGUYỄN THÁI VÂN
Ngày, tháng, năm sinh: 08/07/1981
Quê quán: Xã HÒA NINH, LONG HỒ, VĨNH LONG
Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu:
Giới tính: NAM
Nơi sinh: VĨNH LONG
Dân tộc: KINH
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:
Điện thoại cơ quan:
Điện thoại nhà riêng:
0703.859288 - 0939996884
E-mail:
Fax:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Chính quy tập trung
Hệ đào tạo: Cử nhân Cao đẳng
Thời gian đào tạo từ : 09/1999 đến 03/2003
Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao Đẳ ng SPKT Viñ h Long.
Ngành học: Cơ khí đô ̣ng lực
2. Đa ̣i ho ̣c:
Hê ̣ đào ta ̣o: Tại chức
Thời gian đào tạo từ : 10/2006 đến 10/2008
Nơi ho ̣c (trường, thành phố): Trường Cao Đẳ ng SPKT Viñ h Long.
Ngành học: Cơ khí đô ̣ng lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn:
3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Tâ ̣p trung
Thời gian đào tạo từ 10/2009 đến 10/2011
Nơi học (trường, thành phố):Trường Đa ̣i Ho ̣c SPKT Tp. Hồ Chí Minh.
Ngành học: Khai thác và Bảo trì ôtô máy kéo .
Tên luận văn: Thiế t kế chế ta ̣o hê ̣ thố ng Park Assist.
Ngày & nơi bảo vệ luận văn:
Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng.
i
4. Tiến sĩ:
Hệ đào tạo:
Tại (trường, viện, nước):
Tên luận án:
Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ ……
Người hướng dẫn:
Ngày & nơi bảo vệ:
5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiế ng Anh B1
6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp:
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:
Thời gian
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
12/2008
Cty TNHH Phú Thành
05/2009
Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh
Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh
Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh
08/2009
10/2009
Trưởng phòng dich
̣ vu ̣
Ôn thi cao ho ̣c
Thi đâ ̣u cao ho ̣c
Học cao học
IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ:
XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC
(Ký tên, đóng dấu)
ii
Ngày
tháng năm 2011
Ngƣời khai ký tên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2011
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
iii
LỜI CẢM TẠ
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn
-
Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh,
-
Khoa Cơ Khí Động Lực
-
Thầy phó hiệu trưởng PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Thầy trưởng khoa Cơ khí
động lực ThS Nguyễn Tấn Quốc, cùng toàn thể quý thầy cô giảng viên
đã dạy và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian theo học tại
trường.
-
Các bạn Kỹ sư cựu sinh viên và sinh viên đang học tại trường trong câu
lạc bộ Nghiên cứu khoa ho ̣c đã cùng nhau hỗ trợ nghiên cứu, học tập và
thực hiện nhiều thử nghiệm thực tế hiệu quả và vô cùng bổ ích góp phần
quan trọng trong việc xây dựng và thực hiện ý tưởng của đề tài.
Tuy đề tài có thời gian thực hiện 6 tháng, nhưng do lượng kiến thức chủ
chốt để phục vụ công tác nghiên cứu và thực hiện đề tài thuộc chuyên nghành
điều khiển điện tử và công nghệ thông tin nên khả năng tiếp cận và lĩnh hội
của học viên ngành khai thác và bảo trì ôtô máy kéo như em gặp rất nhiều khó
khăn và hạn chế, tuy nhiên với sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy PGS-TS Đỗ
Văn Dũng, Thầy TS Nguyễn Bá Hải cùng nhóm câu la ̣c bô ̣ Nghiên cứu khoa
học, em đã lĩnh hội được rất nhiều kiến thức mới bổ ích cho chuyên ngành ôtô
và cho công tác chuyên môn sau khi ra trường. Vì vậy một lần nữa em xin bày
tỏ lòng biết ơn sâu sắ c đế n quý Thầy cùng toàn thể các bạn đã tận tình giúp đỡ
và tạo điều kiện để em hoàn thành khóa học thuận lợi.
Xin kính chúc quý Thầy Cô cùng toàn thể các bạn luôn thành công và đồi
dào sức khỏe!
Tp Hồ Chí Minh, ngày…….tháng…….năm 2011.
Người cảm tạ
Nguyễn Thái Vân
iv
TÓM TẮT
Hê ̣ thố ng Park Assist ra đời nhằ m hỗ trơ ̣ người lái quan sát , xác định mố i quan
hê ̣ giữa vi ̣trí đỗ xe mu ̣c tiêu và vi ̣trí hiê ̣n hành của xe để điề u khiể n quỹ đa ̣o
chuyể n đô ̣ng cho xe lùi vào đúng vị trí mục tiêu thay cho người lái . Người lái chỉ
điề u khiể n tố c đô ̣ của xe thông qua bàn đa ̣p ga và phanh
. Hê ̣ thố ng này gồ m mô ̣t
camera thu thâ ̣p ảnh gửi về mô ̣t máy tin
̣ vi ̣trí mu ̣c tiêu , sau
́ h để phân tić h xác đinh
đó máy tính sẽ tính t oán độ lê ̣ch xe so với vi ̣trí mu ̣c tiêu bằ ng thuâ ̣t toán xử lý ảnh
để xác định quỹ đạo chuyển động điều khiển xe lùi vào đúng vị trí mục tiêu đã định .
Hê ̣ thố ng đã cha ̣y thử nghiê ̣m trên mô hình . Nhiê ̣m vu ̣ của mô hình hê ̣ thố ng này là
kiể m tra thuâ ̣t toán xử lý ảnh và ứng dụng kết quả để điều khiển hệ thống tự động.
ABSTRACT
A Park Assist System is designed to help driver to confirm a relationship
between the target parking position and current position of the vehicle and controls
reverse path of the vehicle so that vehicle moves back itseft to the correct target
position instead of the driver. The driver only controls speed of vehicle through the
accelerator and brake pedals. This system consists of a camera to acquire images
and transmits to the computer in order to analyses and defines the target position,
and then the computer will calculate the offset error by image processing algorithms
to define the motion path and move back the precise target position automatically.
The system is experiments have carried out on the model. The test results are to
check image processing algorithms and to control automatic systems.
v
MUC LỤC
TRANG TƢ̣A
TRANG
Quyế t đinh
̣ giao đề tài
Lý lịch cá nhân
i
Lời cam đoan
iii
Cảm tạ
iv
Tóm tắt
v
Mục lục
vi
Danh sách các chữ viế t tắ t
xiii
Danh sách các hiǹ h
xv
Danh sách các bảng
xxi
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1.Tổ ng quan về hướng nghiên cứu.
1
1.1.1. Giới thiê ̣u.
1
1.1.2. Tổ ng quan kế t quả nghiên cứu trong và ngoài nước.
1
1.2. Lý do chọn đề tài.
2
1.3. Tính cấp thiết của đề tài.
3
1.4. Ý nghĩa khoa ho ̣c của đề tài .
3
1.5. Thực tiễn của đề tài .
4
1.6. Mục đích nghiên cứu của đề tài.
4
1.7. Khách thể và đối tượng nghiên cứu.
4
1.8. Nhiê ̣m vu ̣ nghiên cứu.
5
1.9. Giới ha ̣n của đề tài .
5
1.10. Phương pháp nghiên cứu.
5
1.11. Kế hoa ̣ch thực hiê ̣n.
6
vi
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lý thuyết quay vòng ôtô.
7
2.1.1. Động học quay vòng của ôtô.
7
2.1.2. Quay vòng ôtô trong hệ thống Park Assist.
9
2.2. Tổng quan về thuật toán điều khiển PID.
12
2.2.1. Giới thiệu vể thuật toán PID.
12
2.2.2. Lý thuyết về điều khiển PID.
13
2.2.2.1. Khâu tỉ lệ.
13
2.2.2.2. Khâu tích phân.
14
2.2.2.3. Khâu vi phân.
16
2.2.3. Vị trí và ứng dụng PID trong đề tài.
18
2.3. Lý thuyết về xử lý ảnh.
18
2.3.1. Giới thiệu xử lý ảnh.
18
2.3.2. Những khái niệm cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh.
20
2.3.2.1. Ảnh nhị phân.
20
2.3.2.2. Điểm ảnh.
20
2.3.2.3. Độ phân giải của ảnh.
21
2.3.2.4. Độ nét của ảnh.
21
2.3.2.5. Số lượng mặt.
21
2.3.2.6. Kiểu ảnh.
22
2.3.2.6.1. Ảnh xám.
22
2.3.2.6.2. Ảnh màu.
22
2.3.2.6.3. Ảnh phức hợp.
24
2.3.2.7. Các tập tin ảnh.
24
2.3.2.8. Sự miêu tả bản chất của ảnh trong NI Vision.
25
2.3.2.8.1. Viền ảnh.
26
2.3.2.8.2. Mặt nạ ảnh.
28
2.3.3. Hiể n thi.̣
30
2.3.3.1. Hiể n thi ̣ảnh.
30
vii
2.3.3.2. Các phương pháp hiển thị.
31
2.3.3.3. Các phương pháp ánh xạ đối với hiển thị ảnh 16 bit.
32
2.3.3.4. Bảng màu.
33
2.3.3.4.1. Bảng màu xám - Gray Palette.
35
2.3.3.4.2. Bảng màu nhiệt độ - Temperature Palette.
35
2.3.3.4.3. Bảng màu cầu vòng - Rainbow Palette.
35
2.3.3.4.4. Bảng màu gradient - Gradient Palette.
36
2.3.3.4.5. Bảng màu nhị phân - Binary Palette.
36
2.3.3.5. Vùng ảnh cần quan tâm – ROI.
38
2.3.4. Thiế t lâ ̣p và hiê ̣u chin
̉ h hê ̣ thố ng thu thâ ̣p ảnh.
39
2.3.4.1. Thiế t lâ ̣p hê ̣ thố ng hình ảnh.
39
2.3.4.2. Thu thâ ̣p ảnh chấ t lươ ̣ng.
40
2.3.4.2.1. Độ phân giải.
41
2.3.4.2.2. Trường quan sát.
41
2.3.4.2.3. Kích thước cảm biến và số lượng phần tử trong cảm
biế n.
42
2.3.4.2.3. Tiêu cự của thấ u kin
́ h.
42
2.3.4.2.4. Độ tương phản.
42
2.3.4.2.5. Độ sâu của trường quan sát.
43
2.3.4.2.6. Phố i cảnh.
43
2.3.4.2.7. Sự sai lê ̣ch.
44
2.3.4.3. Hiê ̣u chin̉ h không gian.
44
2.3.4.3.1.Các định nghĩa về hiệu chỉnh không gian.
45
2.3.4.4.1. Quá trình hiệu chỉnh.
46
2.3.4.4.2. Hê ̣ thố ng to ̣a đô ̣.
47
2.3.4.4.3. Các thuật toán hiệu chỉnh.
49
2.3.4.4.4. Thông tin chấ t lươ ̣ng hiê ̣u chin
̉ h.
50
2.3.4.4.5. Sửa chữa ảnh.
51
2.3.4.4.6. Phương pháp chia tỉ lệ.
52
viii
2.3.4.4.7. Khu vực sửa chữa.
53
2.3.4.4.8. Sự hiê ̣u chin̉ h đơn giản .
54
2.3.5. Phân tích ảnh.
55
2.3.5.1. Biể u đồ.
55
2.3.5.1.1. Biể u đồ tuyế n .
57
2.3.5.1.2. Biể u đồ lũy tích.
58
2.3.5.1.3. Tỉ lệ biểu đồ.
59
2.3.5.1.4. Biể u đồ của ảnh màu .
59
2.3.5.2. Biên da ̣ng đường.
60
2.3.5.3. Các phép đo cường độ.
61
2.3.6. Xử lý ảnh.
61
2.3.6.1. Bảng tra.
61
2.3.6.1.1. Xác định trước bảng tra LUT.
63
2.3.6.1.2. Hiê ̣u chỉnh loga và đô ̣ tương phản gamma ngươ ̣c.
64
2.3.6.1.3. Hiê ̣u chin̉ h hàm số mũ và đô ̣ tương phản gamma .
66
2.3.6.1.4. Cân bằ ng.
68
2.3.6.2. Các nhân chập.
69
2.3.6.3. Lọc không gian.
71
2.3.6.3.1. Bô ̣ lo ̣c tuyế n .
73
2.3.6.3.2. Bô ̣ lo ̣c Laplacian.
78
2.3.6.3.3. Bô ̣ lo ̣c Smoothing.
81
2.3.6.3.4. Bô ̣ lo ̣c Gaussian.
83
2.3.6.3.5. Bô ̣ lo ̣c phi tuyế n .
84
2.3.6.3.5.1.Bô ̣ lo ̣c prewitt phi tuyế n .
84
2.3.6.3.5.2. Bô ̣ lo ̣c sobel phi tuyế n .
85
2.3.6.4. Xám hóa ảnh.
87
Chƣơng 3: PHẦN MỀM Ƣ́NG DỤNG
3.1. Phầ n mề m NI Vision Assistant.
88
3.1.1. Giới thiê ̣u.
88
ix
3.1.2. Các đặc điểm của NI Vision Assistant.
89
3.1.3. Tiê ̣n ić h của công cụ HELP.
90
3.1.3.1. Vision Assistant với bối cảnh Help và Tooltips.
90
3.1.3.2. Các bản thảo trong Vision Assistant.
91
3.1.4. Xử lý ảnh với Vision Assistant.
91
3.1.4.1. Khai thác Vision Assistant.
91
3.1.4.2. Các da ̣ng ảnh thu được trong Vision Assistant.
96
3.1.4.2.1. Mở cửa sổ Acquisition.
97
3.1.4.2.2. Chụp nhanh một ảnh.
99
3.1.4.2.3. Chộp lấy một ảnh.
99
3.1.4.2.4. Thu nhận chuỗi hình ảnh.
100
3.1.5. Phân tić h cấ u trúc đố i tượng với Particle Analysis.
101
3.1.5.1. Đinh
̣ nghiã Particle Analysis.
101
3.1.5.2. Mục đích phân tích chấ t điể m .
101
3.1.5.3. Chuẩn bị ảnh cho Particle Analysis.
102
3.1.5.3.1. Khảo sát ảnh.
102
3.1.5.3.2. Lọc ảnh.
103
3.1.5.3.3. Kiểm tra kết quả lọc.
103
3.1.5.4.Tách rời mẫu từ nền với Thresholding.
103
3.1.5.5. Chỉnh sửa mẫu với Morphological Functions.
107
3.1.5.6. Cô lập các mẫu tròn.
108
3.1.5.7. Phân tích các mẫu hình tròn.
109
3.1.5.8. Kiểm tra các Script phân tích mẫu.
110
3.1.5.9. Lưu Script phân tích mẫu.
112
3.1.5.10. Ước lượng thời gian xử lý.
112
3.1.5.11. Tạo một LabVIEW VI.
112
3.1.5.12. Tạo một chương trình C.
114
3.1.6. Kiể m tra bô ̣ phâ ̣n với Gauging.
114
3.1.6.1. Đinh
̣ nghiã gauging.
114
x
3.1.6.2. Tiế n hành kiể m tra.
116
3.1.6.2.1. Tìm kiếm các điểm đo bằng công cụ Pattern Matching.
116
3.1.6.2.2.Tìm kiếm cạnh trong ảnh.
119
3.1.6.2.3. Thực hiện các phép đo.
120
3.1.6.2.4. Phân tić h các kế t quả .
123
3.1.7. Sử du ̣ng hê ̣ thố ng to ̣a đô ̣ để kiểm tra bộ phận chi tiết.
124
3.1.7.1. Xác định đặc điểm dựa trên hê ̣ to ̣a đô ̣.
125
3.1.7.2. Xác định hệ tọa độ.
127
3.1.7.3. Kiể m tra la ̣i hình da ̣ng ảnh.
127
3.1.7.4. Kiể m tra bả n thảo của ngàm tơ răng.
128
3.1.7.5. Lưu bản thảo tơ răng.
130
3.1.7.6. Phân tić h kế t quả .
130
3.2. Phầ n mề m LabVIEW.
131
3.2.1. Giới thiệu phần mềm LabVIEW.
131
3.2.1.1. Giới thiệu chung.
131
3.2.1.2. Giao diện của LabVIEW.
132
3.2.1.2.1. Front Panel.
132
3.2.1.2.2. Block Diagram.
133
3.2.1.2.3. Icon và Connector.
136
3.2.1.3. Các công cụ hỗ trợ lập trình LabVIEW cơ bản.
137
3.2.1.3.1. Controls Palette.
137
3.2.1.3.2. Functions Palette.
140
3.2.1.3.3. Các kiểu dữ liệu trong LabVIEW.
142
3.2.1.3.4. Một số khối chương trình thông dụng trong Functions
Palette .
146
3.2.2. SubVI và cách xây dựng SubVI.
153
3.2.2.1. Khái niệm SubVI.
153
3.2.2.2 Xây dựng SubVI.
153
3.2.2.2.1. Tạo một SubVI từ một VI.
153
xi
3.2.2.2.2. Tạo một SubVI từ một phần của VI.
156
Chƣơng 4 : XÂY DƢ̣NG THUẬT TOÁN ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG PARK ASSIST
4.1. Xây dựng lưu đồ .
157
4.1.1. Kỹ thuật lùi xe và hành vi của người lái.
157
4.1.2. Xây dựng lưu đồ hành vi.
158
4.1.3. Xây dựng lưu đồ giải thuâ ̣t.
159
4.2. Chương triǹ h điề u khiể n .
160
4.2.1. Giao diê ̣n người dùng.
160
4.2.2. Viế t chương triǹ h điề u khiể n .
165
4.2.2.1. Khố i khởi ta ̣o và thiế t lâ ̣p hê ̣ thố ng.
165
4.2.2.2. Thu thâ ̣p và xử lý ảnh.
168
4.2.2.3. Khố i chương trin
̀ h điề u khiể n cơ cấ u chấ p hành của hê ̣ thố.ng
173
4.2.2.4. Thoát khỏi chương trình và giải phóng bộ nhớ.
175
Chƣơng 5: CHẾ TẠO MÔ HÌ NH VÀ THƢ̣C NGHIỆM
5.1. Chế ta ̣o mô hiǹ h.
176
5.1.1. Kế t cấ u mô hình.
176
5.1.2. Nguyên lý chuyể n hướng của mô hin
̀ h.
177
5.1.3. Phầ n cứng điề u khiể n của hê ̣ thố ng.
177
5.2. Nguyên lý điề u khiể n hê ̣ thố ng.
177
5.3. Thực nghiê ̣m.
177
Chƣơng 6: KẾT LUẬN
6.1. Kế t quả đa ̣t đươ ̣c của đề tài .
181
6.2. Những vấ n đề còn tồ n ta ̣i.
181
6.3. Hướng phát triể n của đề tài .
182
TÀI LIỆU THAM KHẢO
183
xii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Minh ho ̣a một phương pháp quay vòng ôtô.
7
Hình 2.2: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô.
7
Hình 2.3: Đồ thị về mối quan hệ giữa các góc quay vòng lý thuyết và
thực tế của hai bánh xe dẫn hướng.
8
Hình 2.4: Sơ đồ minh ho ̣a tương ứng giữa model 2 vết và model 1 vết.
9
Hình 2.5: Sơ đồ quan hê ̣ động học của ôtô khi chạy tiến tới phía trước
10
Hình 2.6: Sơ đồ quan hê ̣ động học của ôtô khi chạy lùi
11
Hình2.7. Đồ thị quan hêtheo
̣ thời gian, tương ứngba giá trị Kp (Ki và Kd là
hằng số).
14
Hình2.8. Đồ thị quan hêtheo
̣ thời gian, tương ứng với ba giá trị Ki (Kp và Kd
không đổi)
15
Hình 2.9. Đồ thị quan hê ̣ theo thời gian, tương ứng với ba giá trị Kd
(Kp and Ki không đổi)
17
Hình 2.10. Sơ đồ khố i điề u mô hình bằ ng thuâ ̣t toán PID.
18
Hình 2.11. Điểm quy chiếu không gian của điểm ảnh (0,0)
20
Hình 2.12. Miêu tả bên trong ảnh.
25
Hình 2.13. Thiết lặp các giá trị điểm ảnh cho viền ảnh đã được số hóa.
27
Hình 2.14. Sự ảnh hưởng của mặt nạ ảnh.
28
Hình 2.15.Sử dụng khoảng offset để giới hạn mặt nạ ảnh.
29
Hình 2.16. Ảnh sử dụng mặt nạ với hai khoảng offset khác nhau
.
30
Hình 2.17. Bảng màu xám.
35
Hình 2.18. Bảng màu nhiệt độ
35
Hình 2.19. Bảng màu cầu vòng
36
Hình 2.20. Bảng màu gradient.
36
Hình 2.21. Nhãn màu sắc của ảnh nhị phân.
37
Hình 2.22. Các loại đường biên một ROI có thể có.
38
xv
Hình 2.23. Minh ho ̣a các yế u tố của mô ̣t hê ̣ thố ng thu nhâ ̣n ảnh .
40
Hình 2.24. Mố i quan hê ̣ giữa đô ̣ phân giải phầ n tử và trường quan sát .
41
Hình 2.25. Mố i quan hê ̣ giữa góc camera và đố i tươ ̣ng đang xét
43
Hình 2.26. Các lỗi phối cảnh và sự sai lệch của ảnh
44
Hình 2.27. Sự thiế t lâ ̣p hiê ̣u chin
̉ h
46
Hình 2.28. Gố c và góc của hê ̣ thố ng to ̣a đô .̣
47
Hình 2.29. Hướng các tru ̣c của hê ̣ thố ng to ̣a đô .̣
48
Hình 2.30. Hiê ̣u chỉnh các ROI
.50
Hình 2.31. Các phương pháp tỉ lệ.
52
Hình 2.32. Các phương pháp ROI.
53
Hình 2.33. Xác định một hê ̣ thố ng to ̣a đô ̣ mới.
55
Hình 2.34. Đồ thị biểu đồ phân tích ảnh
.57
Hình 2.35. Mẫu của mô ̣t biể u đồ tuyế n .
58
Hình 2.36. Mẫu của mô ̣t biể u đồ lũy tích.
58
Hình 3.37. Biể u đồ của cùng mô ̣t ảnh qua viê ̣c sử du ̣ng các tỉ lê ̣ tuyế n
và loga theo trục tung.
59
Hình 2.38. Biên da ̣ng đường.
60
Hình 2.39. Biể u đồ tuyế n linear.
61
Hình 2.40. Đồ thị hàm tỉ lệ f(x).
63
Hình 2.41. Ảnh sau khi biến đổi LUT.
63
Hình 2.42. Đồ thị các hàm hiệu chỉnh
65
Hình 2.43. Ảnh và biểu đồ gốc
65
Hình 2.44. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi lũy thừa
1/Y với Y = 1.5.
66
Hình 2.45. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi căn bậc hai và lũy thừa
1/Y với Y = 2.
66
Hình 2.46. Ảnh và biểu đồ của phép biế n đổ i loga.
66
Hình 2.47. Đồ thị phép biến đổi hàm số mũ và độ tương phản gamma
67
Hình 2.48. Ảnh gốc và các biểu đồ của nó
67
Hình 2.49. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi lũy thừa Y với Y = 1.5
68
xvi
Hình 2.50. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi bình phương và lũy thừa
Y với Y = 2.
68
Hình 2.51. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi hàm số mũ .
68
Hình 2.52. Các ví dụ nhân.
70
Hình 2.53. Cơ ho ̣c của viê ̣c lo ̣c.
70
Hình 2.54. Lọc các điểm ảnh biên.
71
Hình 2.55. Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc Gradient.
73
Hỉnh 2.56. Ảnh sau khi được bộ lọc Gradient rút cạnh nằm ngang .
74
Hình 2.57 Ảnh sau khi sử dụng bộ lọc Gradient.
74
Hình 2.58. Ảnh đã lọc với Prewitt#14 có hệ số trung tâm bằ ng 0.
77
Hình 2.59. Ảnh đã lọc với Prewitt#15 có hệ số trung tâm bằng 1.
77
Hình 2.60. Ảnh có độ dày ca ̣nh thay đổ i theo đô ̣ rô ̣ng nhân tương ứng .
78
Hình 2.61.Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc Laplacian.
78
Hình 2.62. Bộ lọc Laplacian rút ra viền ảnh.
79
Hình 2.63. Bộ lọc Laplacian làm nổi bật viền để tạo ra ảnh.
79
Hình 2.64. Ảnh đã lọc bằng Laplacian #3 có hê ̣ số trung tâm bằ ng 8.
80
Hình 2.65. Ảnh đã lọc bằng Laplacian #3 có hệ số trung tâm bằng 4.
80
Hình 2.66. Ảnh có độ dày ca ̣nh thay đổ i theo đô ̣ rô ̣ngLaplacian tương
ứng.
81
Hình 2.67. Ảnh nguồn trước khi lọc smoothing.
81
Hình 2.68. Ảnh sau khi lọc smoothing.
81
Hình 2.69a và 2.69b. Các ảnh đã lọc với nhân tương ứng.
83
Hình 2.70. Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc gaussian.
83
Hình 2.71. Ảnh sau khi lọc gaussian.
84
Hình 2.72. Ảnh trước và sau khi đã lo ̣c sigma.
86
Hình 2.73. Ảnh trước và sau khi lọc lowpass.
86
Hình 3.1. Trình duyệt ảnh.
93
Hình 3.2. Một ảnh xử lý.
94
xvii
Hình 3.3. Ngưỡng của một ảnh.
95
Hình 3.4. Ảnh đã đươ ̣c lập ngưỡng
96
Hình 3.5. Thu nhận ảnh trong Vision Assistant.
98
Hình 3.6. Các thiết bị và các kênh IMAQ
99
Hình 3.7. Dùng Line Profile để kiểm tra các cạnh của ảnh.
103
Hình 3.8: Dùng Line Profile để kiểm tra các cạnh mẫu.
105
Hình 3.9. Cô lập các mẫu từ nền bằng Thresholding.
106
Hình 3.10. Điều chỉnh các mẫu với chức năng Morphologycal.
107
Hình 3.11. Cô lập các mẫu tròn.
109
Hình 3.12. So sánh ảnh gốc với ảnh đã xử lý.
111
Hình 3.13. Kiểm tra các bản thảo phân tích mẫu.
111
Hình 3.14 Tạo một LabView VI.
113
Hình 3.15. Đặc điểm của giá đỡ.
115
Hình 3.16. Chọn lựa một dưỡng mẫu .
117
Hình 3.17. Chọn lựa khu vực tìm kiếm thứ 2.
118
Hình 3.18. Tìm kiếm các cạnh cho khoảng cách bề rông của giá đỡ.
119
Hình 3.19. Dùng chức năng Caliper để tìm đô ̣ rô ̣ng của trung tâm .
121
Hình 3.20. Dùng công cụ Caliper Tool để chọn các phép đo.
122
Hình 3.21. Tạo một dưỡng mẫu Template Pattern.
126
Hình 3.22. Xác định vùng cần kiểm tra hin
̀ h da ̣ng.
128
Hình 3.23. Giao diện người dùng Front Panel
133
Hình 3.24. Giao diện Block Diagram.
134
Hình 3.25. a. Icon của một SubVI, b. Connector.
136
Hình 3.26. Vị trí Icon và Connector
136
Hình 3.27. Control palette Express.
137
Hình 3.28. Bộ điều khiển numeric control.
138
Hình 3.29. Bộ hiển thị numeric control.
138
Hình 3.30. Boolean.
139
Hình 3.31. String và Path.
140
xviii
Hình 3.32. Khối Propramming trong Functions Palette.
141
Hình 3.33. Tools palette.
142
Hình 3.34. Truy xuấ t chuỗi .
144
Hình 3.35. Truy xuấ t mảng.
146
Hình 3.36. Các khố i hàm so sánh trong thẻ Propramming của
Functions palette.
147
Hinh 3.37. Khố i cấ u trúc.
147
Hình 3.38. While loop.
148
Hình 3.39. Case structure và sequence structure.
149
Hình 3.30. For Loop.
150
Hình 3.31. Formula Node.
150
Hình 3.32. Các khối toán cơ bản trong thẻ Programming của
Functions Palette.
151
Hình 3.33. Khố i Boolean trong thẻ Programming.
152
Hình 3.34. Truy xuấ t mảng.
152
Hình 3.35. Khố i Timing trong thẻ Programming.
153
Hình 3.36. Icon mặc định và Icon sau khi được tạo.
154,155
Hình3.37. Cách thức tạo Connector của một VI.
155
Hình 4.1. Lưu đồ hành vi
161
Hình 4.2. Lưu đồ giải thuâ ̣t
162
Hình 4.3. Giao diê ̣n chiń h của hê ̣ thố ng Park Assist.
163
Hình 4.4. Giao diê ̣n dùng để điề u chin
̉ h thông số của hê ̣ thố ng..
164
Hình 4.5. Giao diê ̣n kiể m tra và điề u chỉnh khố i điề u khiể n của hệ
thố ng park assist.
164
Hình 4.6. Chương trình của khối khởi tạo.
165
Hình 4.7. Khố i IMAQ Create VI.
166
Hình 4.8. Khố i khởi ta ̣o camera IMAQdx.
166
Hình 4.9. Khố i IMAQdx Configure Grab VI.
167
xix
Hình 4.10. Khố i IMAQdx Grab VI.
168
Hình 4.11. Khố i chương triǹ h thu thâ ̣p ảnh.
168
Hình 4.12. Khố i IMAQ Get Image Size VI.
169
Hình 4.13. Khố i chương trình xác định kích thước ảnh.
169
Hình 4.14. Khố i IMAQ Extract single coler plane VI.
170
Hình 4.15. Khố i chương trình xám hóa ảnh.
170
Hình 4.16. Khố i IMAQ BCG Lookup VI.
170
Hình 4.17. Khố i chương triǹ h làm nổ i bâ ̣t và lọc nhiễu ảnh.
171
Hình 4.18. Khố i chương trình phát hiê ̣n đố i tươ ̣ng mu ̣c tiêu.
171
Hình 4.19. Khố i IMAQ Count Objects 2 VI.
172
Hình 4.20. Khố i chương trình tính toán đô ̣ lê ̣ch.
172
Hình 4.21. Khố i chương triǹ h điề u khiể n đèn báo hiê ̣u.
173
Hình 4.22. Chương triǹ h điề u khiể n chuyể n đô ̣ng của mô hình bằng
thuâ ̣t toán PID.
174
Hình 4.23. Khố i chương triǹ h điề u khiể n chuyể n đô ̣ng của mô hin
̀ h.
174
Hình 4.24. Khố i chương trình kế t thúc và giải phóng bô ̣ nhơ
. ́
175
Hình 5.1. Mô hình thực nghiệm.
176
Hình 5.2. Điề u chỉnh thông số trong quá trình thực nghiê ̣m.
178
Hình 5.3. Kiể m tra la ̣i thực nghiê ̣m sau khi điề u chin
̉ h thông số .
179
Hình 5.4. Giao diê ̣n người dùng của hê ̣ thố ng với đèn báo hiê ̣u xe
đang lê ̣ch bên trái vi ̣ trí mục tiêu.
179
Hình 5.5. Xe đang bi ̣lê ̣ch về bên phải của vi ̣trí mu ̣c tiêu.
180
Hình 5.6. Xe đang di chuyể n chính diê ̣n vào vi ̣trí mu ̣c tiêu , hai đèn
Left và Right đề u tắ t, đèn Center sáng xanh báo hiê ̣u an toàn ..
xx
180
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 2.1. Số byte trên điể m ảnh
23
Bảng 2.2. Bảng màu nhị phân.
37
Bảng 2.3. Các mẫu màu và các chi tiết màu gốc .
60
Bảng 2.4. Các hàm chuyển của bảng tra cứu LUT .
64
Bảng 3.1. Kế t quả các phép đo giá đỡ .
124
Bảng 3.2. Kế t quả phép đo tơ răng.
130
Bảng 3.3. Các ký tự thay thế trên front panel.
145
xxi
Chương 1:
TỔNG QUAN
1.1.Tổ ng quan vê hướng nghiên cứu.
1.1.1. Giới thiêu.
̣
Hê ̣ thố ng hỗ trơ ̣ đỗ xe Park
Assist có nhiệm vụ thực hiê ̣n chức năng hỗ trơ ̣
người lái quan sát và điề u khiể n vô lăng lái nhằ m đưa xe lùi vào đúng vi ̣trí cầ n đâ ̣u.
Hê ̣ thố ng này gồ m có một bộ xử lý trung tâm sẽ thu nhâ ̣n các tin
́ hiê ̣u đầ u vào từ
mô ̣t camera thu thâ ̣p hình ảnh và hai cảm biến đo khoảng cách để phát hiện chướng
ngại vật, sau đó bô ̣ xử lý tự nhâ ̣n biế t và phân tích xử lý các tín hiệu này rồ i đưa ra
quyế t đinh
̣ điề u khiể n xoay vô lăng lái phù hơ ̣p sau cho xe lùi vào đúng vi ̣trí mong
muố n đã cho ̣n trên màn hình . Viê ̣c xoay vô lăng thông qua bô ̣ chấ p hành là mô ̣t mô
tơ điê ̣n mô ̣t chiề u do bô ̣ vi xử lý điều khiển.
1.1.2. Tổ ng quan kế t quả nghiên cứu trong và ngoài nước.
Hiện nay trên thế giới đã có nhiề u nhóm nghiên cứu đô ̣c lâ ̣p cũng như có mô ̣t
vài công ty đã và đan g nghiên cứu phát triể n hê ̣ thố ng có chức năng tương tự mang
nhiề u tên go ̣i khác nhau như “Parking Assist System của Yuu Tanaka , Nishikamo
Gun và Yoshifumi Iwata” , “Design of a Semi -Autonomous Parking Assist System
của Emese Szádeczky -Kardoss , Bálint Kiss và István Wahl” , “Automatic Steering
system for vehicle của Yasuo Shimizu , Katsuhiro Sakai và của Wako “ … Công ty
trách nhiệm hữu hạn Aisin Seiki cũng đã phát triển một hệ thống đỗ xe bán tự động
ứng dụng cho hãng Toyota. Trên xe Volvo cũng được trang bị hệ thống hỗ trơ ̣ đỗ xe
hoàn toàn tự động được dựa trên sự xác định khoảng kích thước thông qua các cảm
biến siêu âm. Xe Touran của Volkswagen cũng có trang bị hệ thống này như một
tùy chọn cho xe có hỗ trợ việc đậu xe. Giải pháp này cũng sử dụng cảm biến siêu
âm để thực hiện việc đỗ xe bán tự động. Một số hệ thống này hoạt động trong vòng
lặp điều khiển không khép kín, hoặc mục đích kiểm soát không phải để tìm ra quỹ
đạo chuyển động mà chỉ để đưa ra vị trí đỗ xe. Ngoài ra, mô ̣t số hañ g xe nổ i tiế ng
1
