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基于OpenCV的运动控制与自动追踪系统设计与实现
冯晔;周瑾萱;谭鑫;严浪
【期刊名称】《计算机科学与应用》
【年(卷),期】2024(14)2
【摘要】为了实现位置控制与自动追踪的目的,本研究采用软硬结合的方法,设计了一套运动目标控制系统与自动追踪系统。
该系统由嵌入式开发板树莓派4B、嵌入
式计算机视觉平台OpenCV、摄像头模块、按键模块、二维舵机云台和激光笔构成,将嵌入式开发板、计算机视觉平台、传感器等硬件设备与相应的控制算法结合,
形成一个完整的系统。
系统通过摄像头模块采集图像信息,并对图像数据进行处理。
将运动目标控制和自动追踪功能融合到一个系统中,利用PID算法精确控制舵机,实现激光笔的光点在屏幕上按照目标要求进行移动。
本系统实现了激光笔光点的运动目标控制和自动追踪功能,其中包括一键复位功能、沿正方形移动、沿A4纸边缘
移动以及自动追踪激光等功能。
为了使自动追踪系统功能更加稳定,运动控制系统
采取了较低速度的匀速运动,并且可以通过按键选择各个测试模式。
【总页数】9页(P224-232)
【作者】冯晔;周瑾萱;谭鑫;严浪
【作者单位】武汉商学院信息工程学院武汉
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
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因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
尊敬的读者：今天我将要和大家共享的主题是“运动目标控制与自动追踪系统openmv和stem32代码”。
这是一个非常有趣和突破性的主题，它涉及到了计算机视觉、控制系统和编程等多种领域的知识。
我将通过对这个主题的深度和广度的探讨，让大家对这个主题有一个更全面、深入的了解。
1. 什么是运动目标控制与自动追踪系统openmv和stem32代码？在开始深入讨论之前，我们首先要了解一下什么是运动目标控制与自动追踪系统openmv和stem32代码。
这个系统是指通过openmv和stem32代码来实现对运动目标的控制和自动追踪。
openmv是一种基于Python的嵌入式视觉识别模块，它可以实现在嵌入式系统上进行图像处理和分析。
而stem32是一种嵌入式系统开发板，它可以通过编程来实现对外部设备的控制。
将这两者结合起来，就可以实现对运动目标的控制和自动追踪。
2. 运动目标控制与自动追踪系统的原理接下来，我们来看一下运动目标控制与自动追踪系统的原理。
系统会通过openmv模块来获取目标物体的图像信息，然后对图像进行处理和分析，从而得到目标物体的位置和运动方向。
系统会通过stem32的编程来实现对云台或者机器人等装置的控制，使其朝向目标物体，并实现自动追踪。
整个过程涉及到了图像处理、控制系统和编程等多个方面的知识。
3. 如何实现运动目标控制与自动追踪系统了解了系统的原理之后，我们接着来看一下如何实现运动目标控制与自动追踪系统。
我们需要利用openmv模块来获取目标物体的图像信息，并进行图像分析，得到目标物体的位置和运动方向。
我们需要通过stem32的编程来实现对装置的控制，使其朝向目标物体并进行追踪。
整个过程需要对图像处理算法、控制系统和编程进行结合和应用，才能实现对目标物体的精准控制和自动追踪。
4. 我对运动目标控制与自动追踪系统的个人观点和理解让我来跟大家共享一下我对运动目标控制与自动追踪系统的个人观点和理解。
Visual Studio2010在MFC中用opencv实现对视频中动态目标的追踪第二步，建立一个MFC的对话框程序，做两个按钮，一个“打开视频文件”，一个“运动跟踪处理”。
具体操作：1 建立MFC对话框程序的框架：File ->New -> MFC AppWizard(exe)，选取工程路径，并取工程名“VideoProcesssing”-> Next -> 选择Dialog based后，去掉使用Unicode库的勾，选择在静态库中使用 MFC，点Finish,点OK.2 添加按钮：直接Delete掉界面默认的两个“确定”“取消”按钮。
然后添加两个button，分别名为“打开视频”，“运动跟踪处理”，其ID分别设为IDC_OPEN_VIDEO，IDC_TRACKING.3 添加消息响应函数：双击按钮“打开视频文件”，自动生成响应函数名OnOpenVideo，点Ok。
然后添加如下代码：CFileDialog dlg(true,"*.avi",NULL,NULL,"*.avi|*.avi||");if (dlg.DoModal()==IDOK){strAviFilePath = dlg.GetPathName();}else{return;}同样，双击“运动跟踪处理”按钮，选择默认的响应函数名，然后添加代码：//声明IplImage指针IplImage* pFrame = NULL;IplImage* pFrImg = NULL;IplImage* pBkImg = NULL;CvMat* pFrameMat = NULL;CvMat* pFrMat = NULL;CvMat* pBkMat = NULL;CvCapture* pCapture = NULL;int nFrmNum = 0;//打开AVI视频文件if(strAviFilePath=="") //判断文件路径是否为空{MessageBox("请先选择AVI视频文件!");return;}else{if(!(pCapture = cvCaptureFromFile(strAviFilePath))) {MessageBox("打开AVI视频文件失败!");return;}}//创建窗口cvNamedWindow("Video", 1);cvNamedWindow("Background",1);cvNamedWindow("Foreground",1);//使窗口有序排列,窗口宽330cvMoveWindow("Video", 30, 0);cvMoveWindow("Background", 360, 0);cvMoveWindow("Foreground", 690, 0);//逐帧读取视频while(pFrame = cvQueryFrame( pCapture )){nFrmNum++;//如果是第一帧，需要申请内存，并初始化if(nFrmNum == 1){pBkImg = cvCreateImage(cvSize(pFrame->width, pFrame->height), IPL_DEPTH_8U,1); // 存放背景图像(灰度)pFrImg = cvCreateImage(cvSize(pFrame->width, pFrame->height), IPL_DEPTH_8U,1); // 存放中间图像(灰度)pBkMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);pFrMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);pFrameMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);//转化成单通道图像再处理(灰度)cvCvtColor(pFrame, pBkImg, CV_BGR2GRAY);cvCvtColor(pFrame, pFrImg, CV_BGR2GRAY);cvConvert(pFrImg, pFrameMat);cvConvert(pFrImg, pFrMat);cvConvert(pFrImg, pBkMat);}else{cvCvtColor(pFrame, pFrImg, CV_BGR2GRAY); //转化成单通道图像再处理(灰度)cvConvert(pFrImg, pFrameMat);//高斯滤波先，以平滑图像//cvSmooth(pFrameMat, pFrameMat, CV_GAUSSIAN, 3, 0, 0);//当前帧跟背景图相减(求背景差并取绝对值)cvAbsDiff(pFrameMat, pBkMat, pFrMat);//二值化前景图(这里采用特定阈值进行二值化)cvThreshold(pFrMat, pFrImg, 60, 255.0, CV_THRESH_BINARY);//进行形态学滤波，去掉噪音cvErode(pFrImg, pFrImg, 0, 1);cvDilate(pFrImg, pFrImg, 0, 1);//滑动平均更新背景(求平均)cvRunningAvg(pFrameMat, pBkMat, 0.003, 0);//将背景转化为图像格式，用以显示cvConvert(pBkMat, pBkImg);// 保持原图像的旋转方向pBkImg->origin = pFrImg->origin = pFrame->origin;//显示图像cvShowImage("Video", pFrame);cvShowImage("Background", pBkImg);cvShowImage("Foreground", pFrImg);//如果有按键事件，则跳出循环//此等待也为cvShowImage函数提供时间完成显示//等待时间可以根据CPU速度调整if( cvWaitKey(200) >= 0 )break;}}//销毁窗口cvDestroyWindow("Video");cvDestroyWindow("Background");cvDestroyWindow("Foreground");//释放图像和矩阵cvReleaseImage(&pFrImg);cvReleaseImage(&pBkImg);cvReleaseMat(&pFrameMat);cvReleaseMat(&pFrMat);cvReleaseMat(&pBkMat);cvReleaseCapture(&pCapture);4 选fileview选项卡中VideoProcessingDlg.h，在CVideoProcessingDlg类中添加公有类成员：CString strAviFilePath;5 选fileview选项卡中VideoProcessingDlg.cpp,添加opencv头文件#include "cv.h"#include "highgui.h"#include "cxcore.h"6 编译执行，成功！还可以添加一个”录制视频”的按钮，修改ID号为IDC_RECORD，双击“录制视频”按钮，选择默认的响应函数名，然后添加代码：CvCapture* capture=cvCaptureFromCAM(-1); //打开摄像头CvVideoWriter* video=NULL;IplImage* frame=NULL;int n;if(!capture) //如果不能打开摄像头给出警告{cout<<"Can not open the camera."<<endl;return ;}else{frame=cvQueryFrame(capture); //首先取得摄像头中的一帧video=cvCreateVideoWriter("camera.avi", CV_FOURCC('X', 'V', 'I', 'D'), 25,cvSize(frame->width,frame->height)); //创建CvVideoWriter对象并分配空间//保存的文件名为camera.avi，编码要在运行程序时选择，大小就是摄像头视频的大小，帧频率是32if(video) //如果能创建CvVideoWriter对象则表明成功{cout<<"VideoWriter has created."<<endl;}cvNamedWindow("Camera Video",1); //新建一个窗口int i = 0;while(i <= 200) // 让它循环200次自动停止录取{frame=cvQueryFrame(capture); //从CvCapture中获得一帧if(!frame){cout<<"Can not get frame from the capture."<<endl;break;}n=cvWriteFrame(video,frame); //判断是否写入成功，如果返回的是1，表示写入成功cout<<n<<endl;cvShowImage("Camera Video",frame); //显示视频内容的图片i++;if(cvWaitKey(2)>0)break; //有其他键盘响应，则退出}cvReleaseVideoWriter(&video);cvReleaseCapture(&capture);cvDestroyWindow("Camera Video");}return ;第二步，建立一个编程环境，然后加载opencv的库路径等等。
基于OpenCV的运动目标检测与跟踪的开题报告1.问题描述动态目标检测与跟踪是计算机视觉领域的重要研究方向之一，其应用范围涉及视频监控、智能交通、人机交互等领域。
然而，传统方法对于场景复杂、目标运动快速、遮挡等情况处理效果不佳，需要更高精度、更高效率的算法解决这些问题。
2.研究目标本研究拟使用OpenCV库，运用图像处理、计算机视觉、机器学习等方法，实现运动目标的检测与跟踪，达到以下目标：（1）快速准确地检测运动目标，识别目标的运动轨迹；（2）针对遮挡、光照变化等问题，采用定位、成像、跟踪等多种策略，提高目标检测的精度；（3）针对运动目标的运动速度、方向等多种属性，进行多角度、综合性的分析和研究，建立适用于实际应用的算法。
3.研究方法和技术路线（1）建立视频采集平台。
使用摄像机获取实时视频流，并对数据进行采集、预处理，并应用OpenCV库实现视频流后处理。
（2）建立运动目标检测算法。
运用图像处理算法进行前景/背景分类、形态学滤波等操作，采用一系列特征提取的方法刻画像素点的特征，采用分类器实现目标检测。
（3）针对复杂场景、遮挡等问题，采用多特征、多分类器等方法进行重新整合，进一步提高算法准确度。
（4）建立运动目标跟踪算法。
根据检测结果，利用卡尔曼滤波、粒子滤波等跟踪方法对运动目标进行跟踪。
（5）建立性能评估体系，基于指标和实际应用场景对所研发算法进行综合性评估。
4.预期结果基于OpenCV库进行运动目标检测与跟踪，在实验室实现的基础上，进行测试、优化，结合现有开源算法，最终达到高精度、高效率的运动目标检测与跟踪效果，具体评估指标包括精度、召回率、信噪比等。
同时，根据实际应用场景，通过算法参数的调整，进一步将算法实现优化，使其适用于各种应用场景。
基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 国内外研究现状及发展动态 (5)二、相关工作与技术基础 (6)2.1 OpenMV摄像头介绍 (8)2.2 目标检测与跟踪算法概述 (9)2.3 控制系统设计基础 (10)三、系统设计与实现 (12)3.1 系统总体架构设计 (13)3.2 图像采集模块设计 (15)3.3 目标检测与跟踪模块设计 (16)3.4 控制模块设计 (18)3.5 执行机构设计与实现 (19)四、实验与测试 (21)4.1 实验环境搭建 (22)4.2 实验方法与步骤 (23)4.3 实验结果与分析 (25)4.4 系统优化与改进 (26)五、总结与展望 (28)5.1 研究成果总结 (29)5.2 存在的不足与局限性 (30)5.3 对未来工作的展望 (32)一、内容概括本文档主要围绕基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统的设计与实现展开。
介绍了OpenMV摄像头的基本原理和功能，以及其在运动目标检测与追踪领域的应用前景。
系统阐述了设计思路与方法，包括硬件选型、软件架构设计、运动目标检测算法选择及实现等关键环节。
在硬件选型部分，我们选用了具备较高性能的OpenMV摄像头，并配置了相应的驱动程序，以确保其稳定运行。
在软件架构上，我们采用了分层设计思想，将系统划分为前端图像采集、中端图像处理与目标检测、后端控制与执行三个层次，以实现各模块之间的高效协同。
在运动目标检测方面，我们重点研究了基于OpenCV的运动目标检测算法，通过优化算法参数和提高计算效率，实现了对运动目标的快速准确检测。
我们还探讨了如何利用深度学习技术来进一步提升检测精度和鲁棒性。
在控制与追踪策略方面，我们根据运动目标的速度、方向等特性，设计了相应的PID控制器和模糊控制算法，以实现对摄像头的精确控制和稳定追踪。
运动目标控制与自动追踪控制系统设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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基于ＯｐｅｎＣＶ的运动目标跟踪及其实现作者：李振伟陈翀赵有来源：《现代电子技术》2008年第20期摘要：CAMSHIFT算法是一种基于颜色直方图的目标跟踪算法。
在视频跟踪过程中，CAMSHIFT算法利用选定目标的颜色直方图模型得到每帧图像的颜色投影图，并根据上一帧跟踪的结果自适应调整搜索窗口的位置和大小，得到当前帧中目标的尺寸和质心位置。
在介绍Intel公司的开源OpenCV计算机视觉库的基础上，采用CAMSHIFT跟踪算法，实现运动目标跟踪，解决了跟踪目标发生存在旋转或部分遮挡等复杂情况下的跟踪难题。
实验结果表明该算法的有效性、优越性和可行性。
关键词：目标跟踪；CAMSHIFT算法；OpenCV；颜色直方图中图分类号：TP391文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2012803Moving Object Tracking Method and Implement Based on OpenCVLI Zhenwei1,2,CHEN Chong1,2,ZHAO You1(1.Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun,130117,China;2.Graduate School,Chinese Academy of Sciences,Beijing,100049,China)Abstract：CAMSHIFT is an object tracking algorithm based onthe color histogram.In the process of object tracking,CAMSHIFT operates on a color back-projection image produced from object histogram model in current frame and finds the location and size of the current frame by adaptively adjusting the size and the location of the searching windows according to the tracking results of the previous frame in the video.On the basis of introducing OpenCV(an Intel open source computer vision library),through CAMSHIFT algorithm,the paper realizes moving object tracking and resolves some problems including distractor and occlusion by other objects.Experimental results show good perf o rmances,superiority and feasibility of the algorithm.Keywords：object tracking;CAMSHIFT algorithm;OpenCV;color histogram目标跟踪是计算机视觉的一个重要分支，日益广泛应用于科学技术、国防安全、航空、医药卫生以及国民经济等领域。
《基于OPENCV的运动目标检测与跟踪技术研究》篇一一、引言随着计算机视觉技术的飞速发展，运动目标检测与跟踪技术已经成为计算机视觉领域研究的热点。
该技术广泛应用于智能监控、交通流量管理、人机交互等众多领域。
OpenCV作为一个强大的计算机视觉库，为运动目标检测与跟踪提供了有效的工具。
本文旨在研究基于OpenCV的运动目标检测与跟踪技术，探讨其原理、方法及实际应用。
二、运动目标检测技术研究1. 背景及原理运动目标检测是计算机视觉中的一项基本任务，其目的是从视频序列中提取出运动的目标。
OpenCV提供了多种运动目标检测方法，如背景减除法、光流法、帧间差分法等。
其中，背景减除法是一种常用的方法，其原理是将当前帧与背景模型进行比较，从而检测出运动目标。
2. 关键技术与方法（1）背景建模：背景建模是运动目标检测的关键步骤。
OpenCV提供了多种背景建模方法，如单高斯模型、混合高斯模型等。
其中，混合高斯模型能够更好地适应背景的动态变化。
（2）阈值设定：设定合适的阈值是运动目标检测的重要环节。
阈值过低可能导致误检，阈值过高则可能导致漏检。
OpenCV通过统计像素值分布，自动设定阈值，从而提高检测的准确性。
3. 实验与分析本文通过实验对比了不同背景建模方法和阈值设定对运动目标检测效果的影响。
实验结果表明，混合高斯模型结合合适的阈值设定能够获得较好的检测效果。
此外，本文还对不同场景下的运动目标检测进行了实验，验证了该方法的稳定性和泛化能力。
三、运动目标跟踪技术研究1. 背景及原理运动目标跟踪是指在视频序列中，对检测到的运动目标进行持续跟踪。
OpenCV提供了多种跟踪方法，如光流法、Meanshift 算法、KCF算法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的场景和需求。
2. 关键技术与方法（1）特征提取：特征提取是运动目标跟踪的关键步骤。
OpenCV可以通过提取目标的颜色、形状、纹理等特征，实现稳定的目标跟踪。
此外，还可以采用深度学习等方法，提取更高级的特征，提高跟踪的准确性。
