一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板
阅读：83发布：2023-01-25
专利汇可以提供一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种用于儿童科技教学类 机器视觉 开发板，包括 底板 和扩展板；底板设有卯孔，用于与设有 榫 头的儿童科技教学类积木组件配合，实现榫卯插接；底板上设有 图像采集 模 块 、微 控制器 模块、存储模块、USB 接口 模块和稳压模块；扩展板上设有扩展功能模块，扩展功能模块通过排针与 微控制器 模块电连接，实现开发板的功能拓展。本实用新型提供的开发板底板上设有卯孔，方便与设有榫头的其他儿童科技教学类积木组件进行插接和固定，节省空间，增加趣味性。且扩展功能模块相对独立，更换方便，可根据各种不同功能的需求进行拓展，实现功能多样化。，下面是一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板专利的具体信息内容。
1.一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，包括：底板和至少一个扩展板；
所述底板设有至少一个卯孔、至少两排平行的排针接口以及外设接口；所述卯孔为矩形或圆角矩形，用于与设有榫头的儿童科技教学类积木组件配合，实现榫卯插接；所述排针接口设有母座，用于与所述扩展板上的排针对应插接，实现所述底板与所述扩展板连接；
所述底板上设有图像采集模块、微控制器模块、存储模块、USB接口模块和稳压模块；
其中，所述图像采集模块与所述微控制器模块电连接，所述图像采集模块采集光学图像并转换成图像信号，传输至所述微控制器模块；
所述存储模块与所述微控制器模块电连接，用于存储信息；
所述USB接口模块与所述微控制器模块电连接，向所述微控制器模块供电，或与所述微控制器模块进行数据传输；
所述稳压模块的输入端与所述USB接口模块连接，输出端与图像采集模块、存储模块和微控制器模块连接，用于输出稳定电压；
扩展功能模块通过排针和母座对应插接，与所述底板上的稳压模块电连接；
所述微控制器模块通过外设接口与舵机连接，并通过排针接口与扩展板上的扩展功能模块电连接，将基于所述图像信号生成的控制指令发送给所述舵机和/或所述扩展功能模块。
2.根据权利要求1所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于：
所述扩展功能模块包括通信芯片、驱动芯片和至少一个拓展设备，所述通信芯片通过排针与所述微控制器模块和所述稳压模块连接，所述驱动芯片与所述通信芯片和所述拓展设备电连接。
3.根据权利要求2所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述微控制器模块包括：主控制芯片、第一电容至第十二电容、第二排阻第一电阻、第二排阻第二电阻、第一电感、第一晶振；
主控制芯片的五个电源引脚和电池电压引脚连接工作电源，并通过并联的第十一电容、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容连接信号地；
模拟电路供电引脚和模数变换器参考电压输入引脚通过第一电感连接工作电源，并通过并联的第六电容和第七电容连接信号地；
复位引脚通过第二排阻第一电阻连接工作电源；启动引脚通过第二排阻第二电阻连接信号地；
外部振荡器输入引脚和外部振荡器输出引脚分别连接第一晶振的两端，外部振荡器输入引脚通过第八电容连接信号地，外部振荡器输出引脚通过第九电容连接信号地；
通用同异步收发器一发送引脚连接USB供电电源；
第一内核电压引脚通过第十二电容连接信号地，第二内核电压引脚通过第十电容连接信号地，五个源极引脚和模拟电路源极引脚连接信号地。
4.根据权利要求3所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述图像采集模块包括：感光元件、第十五电阻至第十八电阻、第十八电容至第二十四电容；感光元件内设有摄像头芯片；
摄像头芯片的模拟电源引脚和模数转换器电源引脚通过第十五电阻连接工作电源，并通过第二十二电容接信号地；
I/O数字电源引脚连接工作电源，并通过并联的第十九电容、第二十四电容和第二十三电容接信号地；
数字逻辑核心电源引脚通过第二十一电容接信号地；
帧同步输入引脚通过第十六电阻接信号地；
系统复位引脚连接主控制芯片的通用同异步收发器一输入引脚；
断电模式选择引脚连接主控制芯片的两线式串行总线一系统管理总线警报引脚；
高参考电压引脚通过第二十电容接信号地；
参考电压引脚通过第十八电容接信号地；
模拟接地引脚、模数转换器地引脚和数字地引脚接信号地；
系统时钟输入引脚连接主控制芯片的通用输入输出引脚；
像素时钟输出引脚连接主控制芯片的串行外设接口一主设备输入/从设备输出引脚；
水平同步输出引脚连接主控制芯片的串行外设接口一从选择引脚；
垂直同步输出引脚连接主控制芯片的两线式串行总线一数据引脚；
时钟引脚连接主控制芯片的通用定时器四通道三引脚，并通过第十七电阻连接工作电源；
数据引脚连接主控制芯片的串行外设接口二从选择引脚，并通过第十八电阻连接工作电源；
第二数据输出端连接主控制芯片的通用定时器三通道一引脚；
第四数据输出端连接主控制芯片的通用定时器四外部触发寄存器引脚；
第七数据输出端连接主控制芯片的两线式串行总线一时钟引脚；
第三数据输出端、第五数据输出端、第六数据输出端、第八数据输出端、第九数据输出端分别连接主控制芯片不同通用输入输出引脚。
5.根据权利要求4所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述存储模块包括：存储卡、存储器插槽、第十六电容、第十七电容、第二排阻第三电阻、第二排阻第四电阻、第三排阻第一电阻至第三排阻第四电阻；存储卡插入存储器插槽中，与存储器插槽连接；
存储器插槽的工作电压引脚连接工作电源，并通过并联的第十六电容和第十七电容接信号地；
卡片检测引脚连接主控制芯片的串行外设接口三从选择引脚，并通过第三排阻第一电阻连接工作电源；
时钟引脚连接主控制芯片的通用异步收发器五发送引脚；
命令线引脚连接主控制芯片的通用定时器三外部触发寄存器引脚，并通过第三排阻第四电阻连接工作电源；
数据线零引脚连接主控制芯片的通用定时器八通道三引脚，并通过第二排阻第三电阻连接工作电源；
数据线一引脚连接主控制芯片的通用输入输出引脚，并通过第二排阻第四电阻连接工作电源；
数据线二引脚连接主控制芯片的串行外设接口三从设备提供通信时钟引脚，并通过第三排阻第二电阻连接工作电源；
数据线三引脚连接主控制芯片的通用异步收发器四输入引脚，并通过第三排阻第三电阻连接工作电源。
6.根据权利要求5所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述USB接口模块包括：USB插槽、第二电感、肖基特整流器；
USB插槽的电源正极引脚通过第二电感连接肖基特整流器的第一端；肖基特整流器的第一端引出USB供电电源，第三端引出输入电源；
USB插槽的数据负引脚连接主控制芯片的通用同异步收发器一允许发送引脚；
USB插槽的数据正引脚连接主控制芯片的通用同异步收发器一请求发送引脚；
USB插槽的接地引脚接信号地。
7.根据权利要求6所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述至少两排平行的排针接口包括第一排排针接口和第二排排针接口；
其中，所述第一排排针接口的第一针接口连接主控制芯片的复位引脚；
第二针接口连接主控制芯片的启动引脚；
第三针接口连接摄像头芯片的帧同步输入引脚；
第四针接口连接主控制芯片的另一通用定时器四通道三引脚；
第五针接口、第六针接口连接主控制芯片不同的通用输入输出引脚；
第七针接口连接肖基特整流器的第二端；
第八针接口连接信号地；
所述第二排排针接口的第一针接口连接主控制芯片的串行外设接口二主设备输出/从设备输入引脚；
第二针接口连接主控制芯片的串行外设接口二主设备输入/从设备输出引脚；
第三针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
第四针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从选择引脚；
第五针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
第六针接口连接主控制芯片的两线式串行总线二数据引脚；
第七针接口连接主控制芯片的串行外设接口一从设备提供通信时钟引脚；
第八针接口连接工作电源。
8.根据权利要求7所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述扩展功能模块包括：第一电阻至第三电阻、第二十五电容至第二十七电容；拓展设备为两个电机；
通信芯片的地址输入引脚零至地址输入引脚四连接信号地；
供应地引脚连接信号地；
电源引脚连接工作电源；
数据引脚通过第二排排针接口连接主控制芯片的两线式串行总线二数据引脚；
时钟引脚通过第二排排针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
外部时钟输入引脚、地址输入引脚五和有效低输出使能引脚连接信号地；
驱动芯片的睡眠模式输入引脚通过第一电阻连接工作电源；
A组检流引脚连接信号地；
B组检流引脚连接信号地；
错误输出引脚通过第三电阻连接工作电源；
A输入一引脚连接通信芯片的LED驱动零引脚；
A输入二引脚连接通信芯片的LED驱动一引脚；
内部整流引脚通过第二十五电容连接信号地；
器件地引脚通过第二电阻连接信号地；
器件电源引脚连接工作电源，并通过第二十六电容连接信号地；
高侧栅极驱动储能引脚通过第二十七电容连接器件电源引脚；
B输入一引脚连接通信芯片的LED驱动二引脚；
B输入二引脚连接通信芯片的LED驱动三引脚；
A输出一引脚连接第一个电机的正极；
A输出二引脚连接第一个电机的负极；
B输出二引脚连接第二个电机的正极；
B输出一引脚连接第二个电机的负极。
9.根据权利要求6所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于，所述稳压模块包括：电源转换芯片、第十三电容至第十五电容；
电源转换芯片的输入引脚连接输入电源，并通过第十三电容连接信号地，接地引脚连接信号地；
电源转换芯片的两个输出引脚输出工作电源，并通过并联的第十四电容和第十五电容连接信号地。
10.根据权利要求1所述的用于儿童科技教学类机器视觉开发板，其特征在于：所述底板上还设有指示灯模块，所述指示灯模块包括三色LED灯和红外定位LED灯；三色LED灯和红外定位LED灯均与所述微控制器模块连接。
一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板
技术领域
[0001] 本实用新型涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板。
背景技术
[0002] 机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制设备动作。
[0003] 视觉开发板对于智能行为产生具有重大的作用，在儿童科技教学上具有很强的互动性，具有广阔的市场应用范围。由于儿童科技教学类机器通常体积较小，功能更新较快，因此，需要针对儿童科技教学类机器视觉开发板。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种用于儿童科技教学类机器的可进行功能拓展的嵌入式视觉开发板。
[0006] 所述底板设有至少一个卯孔、至少两排平行的排针接口以及外设接口；所述卯孔为矩形或圆角矩形，用于与设有榫头的儿童科技教学类积木组件配合，实现榫卯插接；所述排针接口设有母座，用于与所述扩展板上的排针对应插接，实现所述底板与所述扩展板连接；
[0008] 其中，所述图像采集模块与所述微控制器模块电连接，所述图像采集模块采集光学图像并转换成图像信号，传输至所述微控制器模块；
[0009] 所述存储模块与所述微控制器模块电连接，用于存储信息；
[0010] 所述USB接口模块与所述微控制器模块电连接，向所述微控制器模块供电，或与所述微控制器模块进行数据传输；
[0012] 扩展功能模块通过排针和母座对应插接，与所述底板上的稳压模块电连接；
[0013] 所述微控制器模块通过外设接口与舵机连接，并通过排针接口与扩展板上的扩展功能模块电连接，将基于所述图像信号生成的控制指令发送给所述舵机和/或所述扩展功能模块。
[0014] 优选地，所述扩展功能模块包括通信芯片、驱动芯片和至少一个拓展设备，所述通信芯片通过排针与所述微控制器模块和所述稳压模块连接，所述驱动芯片与所述通信芯片和所述拓展设备电连接。
[0016] 主控制芯片的五个电源引脚和电池电压引脚连接工作电源，并通过并联的第十一电容、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容连接信号地；
[0017] 模拟电路供电引脚和模数变换器参考电压输入引脚通过第一电感连接工作电源，并通过并联的第六电容和第七电容连接信号地；
[0018] 复位引脚通过第二排阻第一电阻连接工作电源；启动引脚通过第二排阻第二电阻连接信号地；
[0019] 外部振荡器输入引脚和外部振荡器输出引脚分别连接第一晶振的两端，外部振荡器输入引脚通过第八电容连接信号地，外部振荡器输出引脚通过第九电容连接信号地；
[0020] 通用同异步收发器一发送引脚连接USB供电电源；
[0022] 优选地，所述图像采集模块包括：感光元件、第十五电阻至第十八电阻、第十八电容至第二十四电容；感光元件内设有摄像头芯片；
[0023] 摄像头芯片的模拟电源引脚和模数转换器电源引脚通过第十五电阻连接工作电源，并通过第二十二电容接信号地；
[0024] I/O数字电源引脚连接工作电源，并通过并联的第十九电容、第二十四电容和第二十三电容接信号地；
[0025] 数字逻辑核心电源引脚通过第二十一电容接信号地；
[0027] 系统复位引脚连接主控制芯片的通用同异步收发器一输入引脚；
[0028] 断电模式选择引脚连接主控制芯片的两线式串行总线一系统管理总线警报引脚；
[0029] 高参考电压引脚通过第二十电容接信号地；
[0030] 参考电压引脚通过第十八电容接信号地；
[0031] 模拟接地引脚、模数转换器地引脚和数字地引脚接信号地；
[0032] 系统时钟输入引脚连接主控制芯片的通用输入输出引脚；
[0033] 像素时钟输出引脚连接主控制芯片的串行外设接口一主设备输入/ 从设备输出引脚；
[0034] 水平同步输出引脚连接主控制芯片的串行外设接口一从选择引脚；
[0035] 垂直同步输出引脚连接主控制芯片的两线式串行总线一数据引脚；
[0036] 时钟引脚连接主控制芯片的通用定时器四通道三引脚，并通过第十七电阻连接工作电源；
[0037] 数据引脚连接主控制芯片的串行外设接口二从选择引脚，并通过第十八电阻连接工作电源；
[0038] 第二数据输出端连接主控制芯片的通用定时器三通道一引脚；
[0039] 第四数据输出端连接主控制芯片的通用定时器四外部触发寄存器引脚；
[0040] 第七数据输出端连接主控制芯片的两线式串行总线一时钟引脚；
[0041] 第三数据输出端、第五数据输出端、第六数据输出端、第八数据输出端、第九数据输出端分别连接主控制芯片不同通用输入输出引脚。
[0042] 优选地，所述存储模块包括：存储卡、存储器插槽、第十六电容、第十七电容、第二排阻第三电阻、第二排阻第四电阻、第三排阻第一电阻至第三排阻第四电阻；存储卡插入存储器插槽中，与存储器插槽连接；
[0043] 存储器插槽的工作电压引脚连接工作电源，并通过并联的第十六电容和第十七电容接信号地；
[0044] 卡片检测引脚连接主控制芯片的串行外设接口三从选择引脚，并通过第三排阻第一电阻连接工作电源；
[0045] 时钟引脚连接主控制芯片的通用异步收发器五发送引脚；
[0046] 命令线引脚连接主控制芯片的通用定时器三外部触发寄存器引脚，并通过第三排阻第四电阻连接工作电源；
[0047] 数据线零引脚连接主控制芯片的通用定时器八通道三引脚，并通过第二排阻第三电阻连接工作电源；
[0048] 数据线一引脚连接主控制芯片的通用输入输出引脚，并通过第二排阻第四电阻连接工作电源；
[0049] 数据线二引脚连接主控制芯片的串行外设接口三从设备提供通信时钟引脚，并通过第三排阻第二电阻连接工作电源；
[0050] 数据线三引脚连接主控制芯片的通用异步收发器四输入引脚，并通过第三排阻第三电阻连接工作电源。
[0051] 优选地，所述USB接口模块包括：USB插槽、第二电感、肖基特整流器；
[0052] USB插槽的电源正极引脚通过第二电感连接肖基特整流器的第一端；肖基特整流器的第一端引出USB供电电源，第三端引出输入电源；
[0053] USB插槽的数据负引脚连接主控制芯片的通用同异步收发器一允许发送引脚；
[0055] USB插槽的接地引脚接信号地。
[0056] 优选地，所述至少两排平行的排针接口包括第一排排针接口和第二排排针接口；
[0057] 其中，所述第一排排针接口的第一针接口连接主控制芯片的复位引脚；
[0058] 第二针接口连接主控制芯片的启动引脚；
[0059] 第三针接口连接摄像头芯片的帧同步输入引脚；
[0060] 第四针接口连接主控制芯片的另一通用定时器四通道三引脚；
[0061] 第五针接口、第六针接口连接主控制芯片不同的通用输入输出引脚；
[0062] 第七针接口连接肖基特整流器的第二端；
[0063] 第八针接口连接信号地；
[0064] 所述第二排排针接口的第一针接口连接主控制芯片的串行外设接口二主设备输出/从设备输入引脚；
[0065] 第二针接口连接主控制芯片的串行外设接口二主设备输入/从设备输出引脚；
[0066] 第三针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
[0067] 第四针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从选择引脚；
[0068] 第五针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
[0069] 第六针接口连接主控制芯片的两线式串行总线二数据引脚；
[0070] 第七针接口连接主控制芯片的串行外设接口一从设备提供通信时钟引脚；
[0071] 第八针接口连接工作电源。
[0072] 优选地，所述扩展功能模块包括：第一电阻至第三电阻、第二十五电容至第二十七电容；拓展设备为两个电机；
[0073] 通信芯片的地址输入引脚零至地址输入引脚四连接信号地；
[0074] 供应地引脚连接信号地；
[0075] 电源引脚连接工作电源；
[0076] 数据引脚通过第二排排针接口连接主控制芯片的两线式串行总线二数据引脚；
[0077] 时钟引脚通过第二排排针接口连接主控制芯片的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚；
[0078] 外部时钟输入引脚、地址输入引脚五和有效低输出使能引脚连接信号地；
[0079] 驱动芯片的睡眠模式输入引脚通过第一电阻连接工作电源；
[0080] A组检流引脚连接信号地；
[0081] B组检流引脚连接信号地；
[0082] 错误输出引脚通过第三电阻连接工作电源；
[0083] A输入一引脚连接通信芯片的LED驱动零引脚；
[0084] A输入二引脚连接通信芯片的LED驱动一引脚；
[0085] 内部整流引脚通过第二十五电容连接信号地；
[0086] 器件地引脚通过第二电阻连接信号地；
[0087] 器件电源引脚连接工作电源，并通过第二十六电容连接信号地；
[0088] 高侧栅极驱动储能引脚通过第二十七电容连接器件电源引脚；
[0089] B输入一引脚连接通信芯片的LED驱动二引脚；
[0090] B输入二引脚连接通信芯片的LED驱动三引脚；
[0091] A输出一引脚连接第一个电机的正极；
[0092] A输出二引脚连接第一个电机的负极；
[0093] B输出二引脚连接第二个电机的正极；
[0094] B输出一引脚连接第二个电机的负极。
[0095] 优选地，所述稳压模块包括：电源转换芯片、第十三电容至第十五电容；
[0096] 电源转换芯片的输入引脚连接输入电源，并通过第十三电容连接信号地，接地引脚连接信号地；
[0097] 电源转换芯片的两个输出引脚输出工作电源，并通过并联的第十四电容和第十五电容连接信号地。
[0099] 本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板，该开发板上设有用于与其他儿童科技教学类积木组件插接的卯孔，可实现不同组件之间的组装，有效节省空间，且插接更灵活、更牢固，增加趣味性和娱乐性。开发板设有图像采集模块、微控制器模块、存储模块、USB接口模块、稳压模块和扩展功能模块，图像采集模块将采集的光学信息传输给微控制器模块，微控制器模块将采集的低分辨率图像进行图像处理分析，将生成的控制指令发送给舵机和/或扩展功能模块，可控制组合后的儿童科技教学类机器人完成各种智能行为动作；扩展功能模块相对独立，可根据实际需要采用不同的设计组合，扩展其他的功能，且更换方便，容易拓展升级，能够满足儿童科技教学类机器人各种不同功能的需求，为实现产品的多样性提供更多的选择。附图说明
[0100] 图1是本实用新型实施例开发板(无扩展板)结构示意图；
[0101] 图2是本实用新型实施例扩展板结构示意图；
[0102] 图3是本实用新型实施例微控制器模块电路图；
[0103] 图4是本实用新型实施例三色LED灯连接电路图；
[0104] 图5是本实用新型实施例红外定位LED灯连接电路图；
[0105] 图6是本实用新型实施例图像采集模块电路图；
[0106] 图7是本实用新型实施例存储模块电路图；
[0107] 图8是本实用新型实施例USB接口模块电路图；
[0108] 图9是本实用新型实施例底板上第二排排针接口电路图；
[0109] 图10是本实用新型实施例底板上第三排排针接口电路图；
[0110] 图11是本实用新型实施例稳压模块电路图；
[0111] 图12是本实用新型实施例通信芯片引脚电路图；
[0112] 图13是本实用新型实施例驱动芯片引脚电路图；
[0113] 图14是本实用新型实施例扩展板上第一排排针接口和第二排排针接口电路图；
[0115] 图中：100：底板；101：图像采集模块；102：微控制器模块；103：存储模块；104：USB接口模块；105：稳压模块；106：I2C扩展接口； 107：外设接口；108：第一排排针接口母座；109：第二排排针接口母座；11：卯孔；
[0116] 200：扩展板：201：通信芯片；202：驱动芯片；203：拓展接口。
具体实施方式
[0117] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0118] 如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板，包括：底板100和扩展板200，具体地：
[0119] 底板100开设有至少一个卯孔11、至少两排平行的排针接口，以及外设接口107。卯孔11为矩形或圆角矩形，用于与其他设有榫头的儿童科技教学类积木组件实现榫卯插接，儿童科技教学类积木组件包括设有若干榫头和卯孔的积木插接模块，以及与积木插接模块配套的移动电源、舵机和电机模块等。排针接口设有母座，如图1所示，底板100上第一排排针接口母座108与第二排排针接口母座109平行间隔设置，用于与扩展板200上的排针对应插接，实现底板100与扩展板200连接。
[0120] 优选地，如图1所示，卯孔11为正方形或圆角正方形，与其他儿童科技教学类积木组件上的榫头相匹配。进一步优选地，开发板上设有两个卯孔11，两个卯孔11呈对角线分布。使用时，该开发板还可通过卯孔固定在儿童科技教学类积木组件中的舵机云台或者舵机上的合适位置，根据不同功能需求使开发板有一定的倾斜角度，以便获得最大拍摄范围。
[0121] 底板100上设有图像采集模块101、微控制器模块102、存储模块 103、USB接口模块104和稳压模块105；
[0122] 其中，图像采集模块101与微控制器模块102电连接，图像采集模块101采集光学图像并转换成图像信号，传输至微控制器模块102；
[0123] 存储模块103与微控制器模块102电连接，用于存储信息；
[0124] USB接口模块104与微控制器模块102电连接，向微控制器模块 102供电，或与微控制器模块102进行数据传输；
[0125] 稳压模块105的输入端与USB接口模块104连接，输出端与图像采集模块101、存储模块103和微控制器模块102连接，用于输出稳定电压；
[0126] 扩展功能模块通过排针和母座对应插接，与底板100上的稳压模块105电连接。如图2所示，扩展板200朝下(以图2的方向)的一面两侧各设有一排排针，朝上的面设有扩展功能模块，扩展功能模块通过排针与微控制器模块102电连接，实现开发板的功能拓展。扩展板200的具体结构可根据实际需要进行设计。优选地，底板100的两面均可以插接具有不同功能的扩展板200。进一步优选地，该开发板还可以包括多个扩展板200，扩展板200一面设有排针，另一面设有扩展功能模块和母座，一个扩展板200通过排针以图2中箭头所示方向将扩展板200的排针插入底板100上相对应的母座中，下一个扩展板200 依次以同样的方向将朝下一面设置的排针插入前一个扩展板200朝上一面的母座中，实现多个扩展板200级联。
[0127] 微控制器模块102通过外设接口107与舵机连接，并通过排针接口与扩展板200上的扩展功能模块电连接，将基于图像信号生成的控制指令，发送给舵机和/或扩展功能模块。
[0128] 扩展功能模块可用于连接拓展设备，拓展设备可选舵机、电机、 LED和/或LCD显示屏。
[0129] 在一个优选的实施方式中，如图2所示，扩展功能模块包括通信芯片201、驱动芯片202和至少一个拓展设备(图中未示出)，通信芯片201通过排针与微控制器模块102和稳压模块105连接，驱动芯片 202与通信芯片201和拓展设备电连接，通信芯片201对微控制器模块 102生成的控制指令进行传递、转换信号，驱动芯片202基于通过通信芯片201接收到的控制指令驱动所述拓展设备工作。拓展设备可选电机。图2中扩展板200上设有两个拓展接口203，拓展接口203与驱动芯片202电连接，使用时将拓展设备插入拓展接口203，即可与驱动芯片202连接。
[0130] 进一步优选地，该开发板还包括UART、I2C(两线式串行总线)、 SPI(串行外设接口)、PWM、ADC、DAC以及GPIO接口，方便扩展外围功能。
[0131] 在一个优选的实施方式中，如图3所示，微控制器模块102含有一个封装的处理器，一个固件升级电路即将Boot和RST引脚相连即可进入DFU模式，包括一个12M石英晶体时钟振荡电路为系统提供时钟源。具体地，微控制器模块102包括：主控制芯片U1、第一电容 C1至第十二电容C12、第二排阻第一电阻RN2A、第二排阻第二电阻 RN2B、第一电感L1、第一晶振Y1。
[0132] 主控制芯片U1可选STM32F767VIT6芯片，STM32F767VIT6芯片主频有216MHZ，2M flash闪存，在程序运行色块追踪算法时候，帧率可以到达85-90帧，计算速度快。视觉开发板上有一个Micropython 解释器，可以在摄像头模组上执行脚本，可以直接调用机器视觉算法；而且是低功耗的，电流消耗仅140mA。
[0133] 其中，主控制芯片U1的五个电源引脚VDD和电池电压引脚VBAT 连接工作电源VCC，并通过并联的第十一电容C11、第一电容C1、第二电容C1、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5连接信号地GND；
[0134] 模拟电路供电引脚VDDA和模数变换器参考电压输入引脚VREF 通过第一电感L1连接工作电源VCC，并通过并联的第六电容C6和第七电容C7连接信号地GND；
[0135] 复位引脚NRST通过第二排阻第一电阻RN2A连接工作电源VCC；启动引脚BOOT0通过第二排阻第二电阻RN2B连接信号地GND；
[0136] 外部振荡器输入引脚PH0/OSC_IN和外部振荡器输出引脚 PH1/OSC_OUT分别连接第一晶振Y1的两端，外部振荡器输入引脚 PH0/OSC_IN通过第八电容C8连接信号地GND，外部振荡器输出引脚PH1/OSC_OUT通过第九电容C9连接信号地GND；
[0137] 通用同异步收发器一发送引脚PA9/USART1_TX连接USB供电电源VBUS；
[0138] 第一内核电压引脚VCAP1通过第十二电容C12连接信号地GND，第二内核电压引脚VCAP2通过第十电容C10连接信号地GND，五个源极引脚VSS和模拟电路源极引脚VSSA连接信号地GND。
[0139] 优选地，底板100上还设有指示灯模块，指示灯模块包括三色LED 灯和红外定位LED灯，三色LED灯和红外定位LED灯均与所述微控制器模块连接。其中，三色LED灯用于显示，一个三色LED灯可实现用三种不同信号实现点亮不同的颜色的功能，有效节省空间。红外定位LED灯可采用850nm IR LED，用于读红外码。现有技术中的 AprilTag是一个基于IR LED的视觉基准系统，可实现包括AR、机器人和相机等校准。通过红外定位LED灯以及AprilTag中的tag，可计算tag相对于图像采集处的精确3D位置、方向和id，实现定位。
[0140] 进一步优选地，如图4所示，指示灯模块包括三色LED灯LED1、第一排阻第二电阻RN1B至第一排阻第四电阻RN1D。三色LED灯 LED1(LED-TRICOLOR)连接工作电源VCC；红色显示引脚RED通过第一排阻第四电阻RN1D连接主控制模块U1的通用输入输出引脚 PC0；蓝色显示引脚BLU通过第一排阻第二电阻RN1B连接主控制模块U1的串行外设接口二主设备输入/从设备输出引脚PC2/SPI2_MISO；绿色显示引脚GRN通过第一排阻第三电阻RN1C连接主控制模块U1 的通用输入输出引脚PC1。
[0141] 如图5所示，指示灯模块还包括红外定位LED灯LED2和LED3、第一排阻第一电阻RN1A、N沟道增强型场效应晶体管Q1、第十二电阻R12和第十四电阻R14。红外定位LED灯LED2和LED3串联，红外定位LED灯LED2连接工作电源VCC；红外定位LED灯LED3通过第十二电阻R12连接N沟道增强型场效应晶体管Q1的漏极，N沟道增强型场效应晶体管Q1的源极S连接信号地GND，N沟道增强型场效应晶体管Q1的栅极通过第十四电阻R14连接信号地GND，并通过第一排阻第一电阻RN1A连接主控制模块U1的跟踪时钟引脚 PE2/TRACECLK。N沟道增强型场效应晶体管Q1可采用BSS138_SS 型号的场效应晶体管。
[0142] 在一个优选的实施方式中，如图6所示，图像采集模块101包括：感光元件、第十五电阻R15至第十八电阻R18、第十八电容C18至第二十四电容C24；感光元件内设有摄像头芯片U2。
[0143] 感光元件可选OV7725鹰眼摄像头，在80FPS下可以处理640×480(8-bit)灰度图或者320×240(16-bit)RGB565彩色图像，而且感光元件内部结构镜头能够实现阴影校正、降噪、白/黑像素校正、自动白平衡等。优选地，开发板的OV7725鹰眼摄像头有一个2.8mm焦距镜头在一个标准M12镜头底座上，可以根据在不同的场景应用轻易的更换更多的定制镜头。OV7725鹰眼摄像头标配镜头是通用镜头，可手动调焦，视角大概120度，长焦镜头30度，广角
185度，无畸变镜头 90度。标配镜头焦距2.8mm，长焦12mm，广角1.7mm，无畸变镜头 3.6mm。
一般高清质量的图像在帧率降低的时候发生内存溢出的问题，选择在图像质量跟性能之间做一些折中，只能设定一些预设的窗口大小，常见的预设窗口大小有:VGA(640*480)、QVGA(320*240)、 QQVGA(160*128)三种模式。
185度，无畸变镜头 90度。标配镜头焦距2.8mm，长焦12mm，广角1.7mm，无畸变镜头 3.6mm。
一般高清质量的图像在帧率降低的时候发生内存溢出的问题，选择在图像质量跟性能之间做一些折中，只能设定一些预设的窗口大小，常见的预设窗口大小有:VGA(640*480)、QVGA(320*240)、 QQVGA(160*128)三种模式。
[0144] 其中，摄像头芯片U2的模拟电源引脚AVDD和模数转换器电源引脚ADVDD通过第十五电阻R15连接工作电源VCC，并通过第二十二电容C22接信号地GND；I/O数字电源引脚DOVDD连接工作电源 VCC，并通过并联的第十九电容C19、第二十四电容C24和第二十三电容C23接信号地GND；数字逻辑核心电源引脚DVDD通过第二十一电容C21接信号地GND；
[0145] 帧同步输入引脚FSIN通过第十六电阻R16接信号地GND；系统复位引脚RESET连接主控制芯片U1的通用同异步收发器一输入引脚 PA10/USART1_RX；断电模式选择引脚PWDN连接主控制芯片U1的两线式串行总线一系统管理总线警报引脚PB5/I2C1_SMBA；
[0146] 高参考电压引脚VREFH通过第二十电容C20接信号地GND；参考电压引脚VREFN通过第十八电容C18接信号地GND；
[0147] 模拟接地引脚AGND、模数转换器地引脚ADGND和数字地引脚 DOGND接信号地GND；
[0148] 系统时钟输入引脚XCLK连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PA8；像素时钟输出引脚PCLK连接主控制芯片U1的串行外设接口一主设备输入/从设备输出引脚PA6/SPI1_MISO；水平同步输出引脚HSYNC(HREF)连接主控制芯片U1的串行外设接口一从选择引脚 PA4/SPI1_NSS；垂直同步输出引脚VSYNC连接主控制芯片U1的两线式串行总线一数据引脚PB7/I2C1_SDA；
[0149] 时钟引脚SCL连接主控制芯片U1的通用定时器四通道三引脚 PB8/TIM4_CH3，并通过第十七电阻R17连接工作电源VCC；数据引脚SDA连接主控制芯片U1的串行外设接口二从选择引脚 PB9/SPI2_NSS，并通过第十八电阻R18连接工作电源VCC；
[0150] 第二数据输出端D2连接主控制芯片U1的通用定时器三通道一引脚PC6/TIM3_CH1；第三数据输出端D3连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PC7；第四数据输出端D4连接主控制芯片U1的通用定时器四外部触发寄存器引脚PE0/TIM4_ETR；第五数据输出端D5连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PE1；第六数据输出端D6连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PE4；第七数据输出端D7连接主控制芯片U1的两线式串行总线一时钟引脚PB6/I2C1_SCL；第八数据输出端D8连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PE5；第九数据输出端 D9连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PE6。
[0151] 在一个优选的实施方式中，如图7所示，存储模块103包括：存储卡(图中未示出)、存储器插槽X2、第十六电容C16、第十七电容 C17、第二排阻第三电阻RN2C、第二排阻第四电阻RN2D、第三排阻第一电阻RN3A至第三排阻第四电阻RN3D。存储卡插入存储器插槽 X2中，与存储器插槽X2连接。
[0152] 存储器插槽X2可采用SD卡接口47571-0001，存储卡为SD卡， SD卡接口47571-0001拥有100Mbs读写，SD卡可以存储摄像头录制视频和保存图片，并能够很方便的把机器视觉的素材提取出来。
[0153] 其中，存储器插槽X2的工作电压引脚VDD连接工作电源VCC，并通过并联的第十六电容C16和第十七电容C17接信号地GND；
[0154] 卡片检测引脚CD连接主控制芯片U1的串行外设接口三从选择引脚PA15/JTDI/SPI3_NSS，并通过第三排阻第一电阻RN3A连接工作电源VCC；时钟引脚CLK连接主控制芯片U1的通用异步收发器五发送引脚PC12/UART5_TX；命令线引脚CMD连接主控制芯片U1的通用定时器三外部触发寄存器引脚PD2/TIM3_ETR，并通过第三排阻第四电阻RN3D连接工作电源VCC；
[0155] 数据线零引脚DAT0连接主控制芯片U1的通用定时器八通道三引脚PC8/TIM8_CH3，并通过第二排阻第三电阻RN2C连接工作电源 VCC；数据线一引脚DAT1连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚 PC9，并通过第二排阻第四电阻RN2D连接工作电源VCC；数据线二引脚DAT2连接主控制芯片U1的串行外设接口三从设备提供通信时钟引脚PC10/SPI3_SCK，并通过第三排阻第二电阻RN3B连接工作电源 VCC；数据线三引脚DAT3/CD连接主控制芯片U1的通用异步收发器四输入引脚PC11/UART4_RX，并通过第三排阻第三电阻RN3C连接工作电源VCC；
[0156] 其他引脚(POL、VSS、GND)连接信号地GND。
[0157] 在一个优选的实施方式中，如图8所示，USB接口模块104包括： USB插槽X1、第二电感L2、肖基特整流器KL3；
[0158] USB插槽X1的电源正极引脚+5V通过第二电感L2连接肖基特整流器KL3的第一端，肖基特整流器KL3的第一端引出USB供电电源 VBUS，第二端连接第一排排针接口JP1，第三端引出输入电源VIN；
[0159] USB插槽X1的数据负引脚D-连接主控制芯片U1的通用同异步收发器一允许发送引脚PA11/USART1_CTS；USB插槽X1的数据正引脚D+连接主控制芯片U1的通用同异步收发器一请求发送引脚 PA12/USART1_RTS；
[0160] USB插槽X1的接地引脚GND接信号地GND。
[0161] 优选地，工作电源VCC还通过10K的电阻和LED指示灯 LED_0603_GREEN连接信号地GND，用于显示开发板供电状态。USB 接口模块104连接USB供电电源VBUS，为开发板提供5V输入电源 VIN和LED指示灯显示。Bootloader下载方式采用USBdfu方式，可以直接通过USB插槽与电脑连接，向开发板的主控制芯片下载程序，实现与开发板的通信。
[0162] 优选地，为方便连接与拓展，如图8至图10所示，开发板上包括三排平行的排针接口，包括第一排排针接口JP1、第二排排针接口JP2 和第三排排针接口JP3。如图1所示，第一排排针接口母座108设置在第一排排针接口JP1，第二排排针接口母座109设置在第二排排针接口 JP2，图1中第三排排针接口JP3位于第一排排针接口母座108内侧，未设置母座，如有需要，也可以通过设置母座与其他元件进行连接。
[0163] 第一排排针接口JP1的第一针接口连接主控制芯片U1的复位引脚 NRST；第二针接口连接主控制芯片U1的启动引脚BOOT0；第三针接口连接摄像头芯片U2的帧同步输入引脚FSIN；
[0164] 第四针接口连接主控制芯片U1的另一通用定时器四通道三引脚 PD14/TIM4_CH3；第五针接口连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PD13；第六针接口连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PD12；
[0165] 第七针接口连接肖基特整流器KL3的第二端；第八针接口连接信号地GND。
[0166] 第二排排针接口JP2的第一针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二主设备输出/从设备输入引脚PB15/SPI2_MOSI；第二针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二主设备输入/从设备输出引脚 PB14/SPI2_MISO；第三针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚PB13/SPI2_SCK；第四针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二从选择引脚PB12/SPI2_NSS；
[0167] 第五针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚PB10/SPI2_SCK；第六针接口连接主控制芯片U1的两线式串行总线二数据引脚PB11/I2C2_SDA；第七针接口连接主控制芯片U1 的串行外设接口一从设备提供通信时钟引脚PA5/SPI1_SCK；第八针接口连接工作电源VCC。
[0168] 第三排排针接口JP3的各接口如图10所示，与主控制芯片U1连接。
[0169] 为方便使用排针接口，还可以在开发板上对各个排针接口进行标识，如图8和图9所示，第一排排针接口JP1第四针接口标识为P9，第六针接口标识为P7，第二排排针接口JP2第一针接口标识为P0，第七针接口标识为P6。
[0170] 在一个优选的实施方式中，如图11所示，稳压模块105包括：电源转换芯片U3、第十三电容C13至第十五电容C15；电源转换芯片 U3可选ASM1117-3.3稳压器。ASM1117-3.3稳压器将5V电源转换为 3.3V电压，并输出稳定电压。
[0171] 电源转换芯片U3的输入引脚IN连接输入电源VIN，并通过第十三电容C13连接信号地GND，接地引脚GND连接信号地GND；
[0172] 电源转换芯片U3的两个输出引脚OUT输出工作电源VCC，并通过并联的第十四电容C14和第十五电容C15连接信号地GND。
[0173] 如图1所示，一个优选的实施例中，底板100上设有两个I2C扩展接口106和十个外设接口107，可插接不同的拓展设备，其中，两个 I2C扩展接口106分别包括四针；一个I2C扩展接口106的四针分别连接主控制芯片U1的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚 PB10/SPI2_SCK、信号地GND、工作电源VCC和主控制芯片U1的两线式串行总线二数据引脚PB11/I2C2_SDA；另一个I2C扩展接口106 的四针分别连接主控制芯片U1的通用输入输出引脚PD13、信号地 GND、工作电源VCC和主控制芯片U1的通用输入输出引脚PD12。
[0174] 十个外设接口107分别包括三针，其中两针均分别连接输入电源 VIN和信号地GND，十个外设接口107的另一针分别连接主控制芯片 U1的串行外设接口二主设备输出/从设备输入引脚PB15/SPI2_MOSI、串行外设接口二主设备输入/从设备输出引脚PB14/SPI2_MISO、串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚PB13/SPI2_SCK、串行外设接口二从选择引脚PB12/SPI2_NSS、串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚PB10/SPI2_SCK、两线式串行总线二数据引脚PB11/I2C2_SDA、串行外设接口一从设备提供通信时钟引脚PA5/SPI1_SCK、通用输入输出引脚PD12、通用输入输出引脚PD13以及通用定时器四通道三引脚 PD14/TIM4_CH3。其中三个(与通用输入输出引脚PD12、通用输入输出引脚PD13或通用定时器四通道三引脚PD14/TIM4_CH3连接的)外设接口107可用于连接舵机。
[0175] 在一个优选的实施方式中，如图12至图14所示，扩展功能模块包括：第一电阻R1至第三电阻R3、第二十五电容C25至第二十七电容C27。通信芯片201为I2C通信芯片U4，I2C通信芯片U4可选 PCA9685PW芯片，驱动芯片202为电机驱动芯片U5，电机驱动芯片 U5可选HR8833芯片，拓展设备可选两个电机(图中未示出)。
[0176] PCA9685PW芯片可以控制16路PWM，周期和占空比都可控，可以实现多个扩展板级联，满足对机器人的多路舵机、电机、LED等拓展设备控制，能够满足机器人各种不同功能的需求。当然，根据实际需要采用其他通信芯片、驱动芯片或拓展设备。
[0178] 其中，I2C通信芯片U4的地址输入引脚零A0至地址输入引脚四 A4连接信号地GND；供应地引脚VSS连接信号地GND；电源引脚 VDD连接工作电源VCC；
[0179] 数据引脚SDA通过第二排排针接口JP2的第六针接口连接主控制芯片U1的两线式串行总线二数据引脚PB11/I2C2_SDA；时钟引脚SCL 通过第二排排针接口JP2的第五针接口连接主控制芯片U1的串行外设接口二从设备提供通信时钟引脚PB10/SPI2_SCK；
[0180] 外部时钟输入引脚EXTCLK、地址输入引脚五A5和有效低输出使能引脚 连接信号地GND；
[0181] 其中，电机驱动芯片U5的睡眠模式输入引脚nSLEEP通过第一电阻R1连接工作电源VCC；
[0182] A组检流引脚AISEN连接信号地GND；B组检流引脚BISEN连接信号地GND；错误输出引脚nFAULT通过第三电阻R3连接工作电源VCC；
[0183] A输入一引脚AIN1连接I2C通信芯片U4的LED驱动零引脚 LED0；A输入二引脚AIN2连接I2C通信芯片U4的LED驱动一引脚 LED1；
[0184] 内部整流引脚VINT通过第二十五电容C25连接信号地GND；器件地引脚通过第二电阻R2连接信号地GND；器件电源引脚VM连接工作电源VCC，并通过第二十六电容连接信号地GND；高侧栅极驱动储能引脚VCP通过第二十七电容C27连接器件电源引脚VM；
[0185] B输入一引脚BIN1连接I2C通信芯片U4的LED驱动二引脚 LED2；B输入二引脚BIN2连接I2C通信芯片U4的LED驱动三引脚 LED3。
[0186] 电机驱动芯片U5通过拓展接口203与电机连接，拓展接口203可选2510-3p连接件，A输出一引脚AOUT1通过第一个2510-3p连接件的1端连接第一个电机的正极；A输出二引脚AOUT2通过第一个2510-3p连接件的3端连接第一个电机的负极；B输出二引脚BOUT2 通过第二个2510-3p连接件的1端连接第二个电机的正极；B输出一引脚BOUT1通过第二个2510-3p连接件的3端连接第二个电机的负极。
[0187] 在一些优选的实施例中，本实用新型提供的开发板配有一些基础入门的程序例子，而且还会配有基于嵌入式开发板的多个项目程序例子，逐步引导用户进行项目开发，提高编程能力和综合应用能力。不仅含有简单易学的基础资源，还可以扩展其他的功能模块，能够满足更高级的嵌入式应用。开发板配备的程序例子可装入存储模块的SD卡中。
[0188] 该开发板SD卡中配备的一些基础入门的程序例子包括：
[0190] (2)基本的图像处理例程：滤波、边缘提取、图像增强、旋转校正；
[0191] (3)拍照、拍视频以及保存图片、视频；
[0192] (4)人脸识别、检测、追踪；
[0193] (5)特征检测，包括：识别圆形、直线、矩形、特征点检测、模板匹配；
[0194] (6)颜色追踪，包括：单颜色识别和追踪，多颜色的识别和追踪，灰色追踪；
[0195] (7)扩展功能模块，包括PCA9685扩展、LCD显示、蓝牙模块， wifi模块等。
[0196] 嵌入式开发板配备的多个项目程序例子包括：
[0197] (1)巡线小车；
[0198] (2)追踪人脸的云台；
[0199] (3)追颜色的小车；
[0200] (4)手写数字识别。
[0201] 功能实现方面如下：机器视觉算法包括寻找色块、人脸检测、眼球跟踪、边缘检测、标志跟踪等。开发时，利用Python代码即可完成各种机器视觉相关的任务。比如，可以给儿童科技教学类机器提供周边环境感知能力，增加视觉巡线功能，增加识别人脸功能等，提高儿童科技教学类机器产品的互动性和趣味性。无需购买专门的下载器，通过USB就可以实现从电脑把程序下载到开发板上，方便简捷高效。
[0202] 人脸检测功能：将图像采集模块的感光元件设置在儿童科技教学类机器组件中一个合理位置上，确保感光元件有最大的拍摄范围，能够拍摄到前方的目标事物或者场景，将获取到的目标图像信息，传给微控制器模块进行信息处理之后，在各种驱动装置的驱动下，控制机器组件的运动控制，例如感光元件检测到人脸时，能够机器组件中的驱动舵机转动，并且跟随人脸的上下左右移动而转动方向。
[0203] 上述人脸识别的算法包括：基于LBP(Local Binary Patterns，局部二值模式)特征人脸识别算法和Haar Cascade算法的低分辨率人脸检测算法。
[0204] Haar Cascade算法的低分辨率人脸检测算法是一系列简单的区域对比检查。对于内置的前表面探测器，有25个阶段的检查，每个阶段有数百个检查块。Haar Cascades运行速度很快，因为只有在以前的阶段过去后才会评估后期阶段。整体图像的数据结构来在恒定时间内快速执行每个区域对比度检查。构建多个简单的分类器，每个简单的分类器都建立在之前分类器的基础上(对之前分类器分错了的样例提高其权重)，然后将这些分类器加权，得到一个强大的分类器。
[0205] 基于Haar特征的Adaboost级联人脸检测分类器步骤如下：
[0206] a)使用Haar-like特征做检测。
[0207] b)使用积分图(IntegralImage)对Haar-like特征求值进行加速。
[0208] c)使用AdaBoost算法训练区分人脸和非人脸的强分类器。
[0209] d)使用筛选式级联把分类器级联到一起，提高准确率。级联分类器的设定，使得大量的没有人脸的子窗口被抛弃。
[0210] LBP(Local Binary Patterns，局部二值模式)特征人脸识别算法是一种用来描述图像局部纹理特征的算子，具有多分辨率、灰度尺度不变、旋转不变等特性。主要用于特征提取中的纹理提取。
[0211] 为了适应不同尺度的纹理特征，对LBP算子进行了改进，将3×3 邻域扩展到任意邻域，并用圆形邻域代替了正方形邻域，改进后的LBP 算子允许在半径为R的圆形邻域内有任意多个像素点，从而得到了诸如半径为R的圆形区域内含有P个采样点的LBP算子。提出了具有旋转不变性的LBP算子，即不断旋转圆形邻域得到一系列初始定义的 LBP值，取其最小值作为该邻域的LBP值。对于一个点(xc,yc),他的近邻点(xc,yc)，p∈P，R是半径，P是样本点的个数。
[0212]
[0213]
[0214] 如果计算结果不在像素坐标上，使用双线性插值进行近似处理，公式如下：
[0215]
[0216] 一般采用LBP特征谱的统计直方图作为特征向量进行分类识别，并且可以将一幅图片划分为若干的子区域，对每个子区域内的每个像素点都提取LBP特征，然后，在每个子区域内建立LBP特征的统计直方图。如此一来，每个子区域，就可以用一个统计直方图来进行描述，整个图片就由若干个统计直方图组成，这样做的好处是在一定范围内减小图像没完全对准而产生的误差，分区的另外一个意义在于可以根据不同的子区域给予不同的权重，比如认为中心部分分区的权重大于边缘部分分区的权重，意思就是说中心部分在进行图片匹配识别时的意义更为重大。因此，利用各种相似性度量函数，就可以判断两幅图像之间的相似性了。
[0217] 视觉巡线功能：将图像采集模块的感光元件设置在儿童科技教学类机器组件插接组合构成的积木小车中一个合理高度位置上，确保感光元件有最大的拍摄范围，并且保证光学镜头的光轴与积木小车的中线保持一致，确保镜头在中心位置，防止中心到两边的两边有位置偏差。比如感光元件检测黑线，将检测到的黑线与摄像头中心位置的偏差进行比较，然后驱动积木小车两边的电机转动，保证积木小车跟着直线前进和转弯且不偏离黑线中心。
[0218] 应用于黑线检测的算法为基于局部区域加权的算法。如图15所示，黑线检测算法流程包括：
[0219] (1)将整个画面分割为三个检测区域，并给每个区域设定一个权值。距离越远的，重要性越小，根据自己的需求来设定不同的权值w；
[0220] (2)然后各自调用find_blobs函数，找出各自最大的色块；
[0221] (3)将每个色块的中心点的x坐标进行加权平均：
[0222]
[0223] 其中(x1,y1)为第一个色块的中心点坐标，对应权值为w1；(x2, y2)为第二个色块的中心点坐标，对应权值为w2；(x3,y3)为第三个色块的中心点坐标，对应权值为w3；
[0224] (4)然后根据中心公示，利用arctan函数，求得要偏转的角度(估算)。
[0225] 综上，本实用新型提供了一种用于儿童科技教学类机器视觉开发板，包括底板和扩展板，底板上还可以设置PWM/DA转换、ADC采样电路等。该开发板拥有丰富的硬件资源，可以引出UART，I2C，SPI， PWM，ADC，DAC以及GPIO等接口，方便扩展其他外围功能。并且，该开发板可以通过串口和Arduino，51，STM32等单片机通信，也可以通过额外的ttl-rs232或者ttl-rs485开发板和PLC通信。USB接口用于连接电脑上的集成开发环境IDE，协助完成编程、调试和更新固件等工作。该开发板可以快速的整合到其他硬件项目中，还可以通过I2C、 usart或者SPI控制Arduino、树莓派、或者其他微控制器。
[0226] 本实用新型提供的用于儿童科技教学类机器视觉开发板为可拓展的开发板，可以在底板上面添加不同配制的扩展板，例如可以添加LCD 扩展板来显示摄像头上的画面。LCD扩展板可以脱离电脑显示图像，采用1.8寸128*160(RGB565)TFT LCD显示模组，并且可以控制背光，使用固件内置的LCD控制。也可以根据需要，在底板上添加termal 扩展板显示热成像，添加WIFI和蓝牙扩展板连接到网络，或添加 prototyping扩展板获得更多的自由度。
[0227] 本实用新型利用STM芯片实现了用于儿童科教机器人上的机器视觉开发板，该处理器拥有10个IO，一个ADC/DAC，一个SPI，一个 I2C，两个UART，三个外设接口，它的接口是可叠加的，可以外接LCD 来显示。SPI总线高达54Mbs速度，允许把图像流数据传给LCD扩展板，WiFi扩展板，或者其他控制器。一个I2C总线，CAN总线，和一个异步串口总线(TX/RX)可用来连接其他控制器或者传感器。通过 PCA9685扩展更多输出，可以满足机器人的多功能需求，并在开发板中内置一些图像检测和识别算法，例如视觉算法人脸识别和色块检测等，方便开发设计。并且，该开发板上带有用于实现榫卯插接的卯孔，可以与其他儿童科教积木组件进行组装搭配，增加儿童科教机器的趣味性和娱乐性。该视觉开发板可采用编程语言python，可读性较强，较为友好，且在编程之前可给开发板刷入USB接口所需的驱动程序，使用方便，具有一定编程基础的儿童可自主进行开发设计，搭配其他儿童科教积木组件，实现控制组合后的儿童科技教学类机器人完成各种智能行为动作。
[0228] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种基于物联网的牧场遗传追踪系统 | 2022-04-29 | 1 |
| 轮向流力活斗活伞张合流轮与流链车 | 2022-10-17 | 2 |
| 碳纤维船舵舵杆及其制造方法 | 2020-10-25 | 0 |
| 无人飞行器的数据记录仪 | 2022-06-17 | 1 |
| 一种农业种植区的喷淋监控系统 | 2022-03-11 | 1 |
| 一种新型仿人竞速机器人 | 2021-01-11 | 4 |
| 一种仿生单关节机器鱼 | 2020-11-30 | 0 |
| 一种双聚焦光能跟踪超导照明装置 | 2021-02-17 | 0 |
| 一种仓储物流管理系统 | 2022-03-17 | 3 |
| 无人机网枪抓捕模块 | 2020-09-12 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
舵管热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈