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基于树莓派的人物追踪系统及其小车实现

作者：胡峰涛

傅自钢

李建民

罗升

何鑫

来源：《电脑知识与技术》

2017

年第

23

期

摘要：人物追踪技术一直是当代的热门技术话题之一，其研究和发展能够更好的改善人们

的生活。而基于树莓派的人物追踪系统是这一技术发展的重要体现。该系统主要设计了基于

OpenCV

的视频图像处理模块、人物距离测定模块、车体控制模块，并采用了基于

OpenCV

的

人物特征值提取技术和超声波测距技术，涉及到了图像处理中的掩膜处理和腐蚀膨胀等重要方

法。各个模块通过参数的读取协调工作，完成对人物的锁定和小车的追踪。

关键词：人物追踪；视频图像处理；腐蚀膨胀；超声波测距；掩膜

1

概述

随着人类社会的发展进步，智能技术不断地改善着人们的日常生活，对人们的影响越来越

大。人物追踪作为机器视觉的重要组成部分，其发展和研究对智能技术的进一步提升以及人与

机器之间交互的推动有着巨大的促进作用，而基于树莓派的人物追踪系统及其小车实现则是研

究所得的重要成果。对于搭载了基于树莓派的人物追踪系统的智能小车，用户可以通过不断的

自身移动来实现小车的自动移位以完成小车的跟随和避障等任务。

2

设计流程和模块处理

2.1

基本设计概念和处理流程

基于树莓派的人物追踪系统主要基于搭载有四核

ARMCortex-A53 1.2GHz

型

CPU

、

1GB

大小

RAM

芯片的

3

代

B

型树莓派，并配有

1

个卡带式树莓派摄像头、

4

个超声波传感器、

1

张

16GB

大小的

SD

卡，同时还带有一个充电宝作为

DC 5V/2.5A

的电源输入。而小车则主要有

电机、底板、橡胶轮和测试用的树莓派组成。当小车上电后，小车便自动开启跟随功能。小车

的摄像头会对准用户，当人物开始移动时，小车的摄像头会始终跟随用户并锁定，以防止目标

发生错乱，并且小车在移动过程中，会始终距离用户

1

米左右的距离，以便用户的活动，同时

又能确保小车不会跟丢用户。若用户开始加速移动，小车也会做加速度不恒定的加速运动，在

此过程中，小车会不断根据小车距用户的距离来调整自身的速度直到距离恒定为

1

米为止。当

小车在跟随的过程中检测到行进路上有障碍物时，会自动调整方向以绕开障碍物，并加速跟上

用户。当小车检测到用户有大幅度的拐弯时，小车会加速前进，将用户与小车的距离缩短至

0.5

米以防止跟丢目标。

2.2

模块的划分和相关技术的运用

基于树莓派的人物追踪系统及其小车实现主要设计了

OpenCV

视频图像处理模块、人物距

离测定模块和车体控制模块三个模块。在小车工作期间，

OpenCV

视频图像处理模块主要负责