基于實(shí)時Linux的視覺子系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、一個實(shí)時高效的視覺系統(tǒng)對提高機(jī)器人的感知能力有非常重要的作用，但目前的視覺系統(tǒng)大多建立在通用操作系統(tǒng)上，缺乏優(yōu)化的視覺傳感器驅(qū)動，而且圖像處理軟件冗余度高，缺乏統(tǒng)一的編程接口，這就造成了系統(tǒng)的效率低下，軟件移植性很差。 本文在設(shè)計(jì)視覺系統(tǒng)的過程中，主要在以下三個方面作了深入研究： 1.對通用Linux進(jìn)行實(shí)時化改造。目前，“主動搶占”和“搶占式內(nèi)核”這兩種實(shí)時化方案已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)Linux2.6內(nèi)核所支持，本文深入分析了兩者

2、的實(shí)現(xiàn)方式，并且引入了一種“完全內(nèi)核搶占”的實(shí)時策略，使Linux內(nèi)核幾乎處處均可搶占，從而更加有效地降低了系統(tǒng)的調(diào)度延時。 2.設(shè)計(jì)了一種高精度定時器。增強(qiáng)Linux實(shí)時能力一個至關(guān)重要的方面就是提高內(nèi)核定時器的定時精度，原有的定時器只有毫秒精度，本文設(shè)計(jì)了一種基于GTOD的具有微秒級精度的定時器，它采用紅黑樹來進(jìn)行組織，并直接使用納秒作為定時單位。 3.設(shè)計(jì)了一個基于V4L2的攝像頭驅(qū)動程序。V4L2是Linux音視

3、頻驅(qū)動的最新標(biāo)準(zhǔn)，比V4L1的功能更強(qiáng)。目前Linux開源社區(qū)最流行的，支持?jǐn)z像頭最廣泛的驅(qū)動程序GSPCA是基于V4L1的，為了提高視頻的采集效率，本文依據(jù)V4L2，對GSPCA進(jìn)行了改進(jìn)。 4.設(shè)計(jì)了一個顏色分割庫。為適應(yīng)機(jī)器人視覺處理的需要，本文采用快速顏色分割算法設(shè)計(jì)了一種彩色圖像分割庫。分割庫具有實(shí)時的處理速度，而且提供了豐富的目標(biāo)信息接口，通過該庫的使用，可以大大簡化上層的圖像處理編程，使開發(fā)人員更專注于上層處理，忽