讓機器人跟蹤抱球項目10CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03知識鏈接04項目準備05任務實施06任務評價07任務拓展08項目小結09項目導入01現實生活中，機器人通過捕捉對象運動，進而做出正確的自主反應，這是機器人的一種常用功能，例如商場自動跟隨的購物車機器人，室外自動跟隨的散步跟隨機器人等。體育賽事實時播報機器人也有如圖的應用。項目導入14CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03知識鏈接04項目準備05任務實施06任務評價07任務拓展08項目小結09項目任務02項目任務17在距離機器人1m，與機器人攝像頭相同水平高度的位置，放一個直徑10cm的紅色小球，低速移動紅色小球。機器人端完成以下具體功能點：機器人自動對目標物體紅色小球進行實時跟蹤識別，且使用綠色圓形框，將識別到的小球輪廓圈起來同時機器人自行進行距離判斷，實時判斷離目標物體紅色小球的距離和方位再然后對紅色小球進行跟蹤移動，直到靠近目標物體紅色小球，將紅色小球抱起，即為完成跟蹤抱球動作期間按‘q’，可以退出此應用程序，中止跟蹤抱球的任務CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03知識鏈接04項目準備05任務實施06任務評價07任務拓展08項目小結09學習目標03知識目標職業素養目標技能目標知識目標、技能目標、職業素養目標10學習目標3（1）理解YanAPI的基礎知識（2）理解全局變量和局部變量的區別（3）理解多線程協同的原理（4）理解機器人攝像頭預處理和獲取圖像的基本知識（5）理解機器人動作執行類的各個動作的執行原理（6）理解機器人跟蹤目標物體的原理和運行機制知識目標：（1）能調用YanAPI的函數（2）能設計多線程程序（3）能通過機器人攝像頭，獲取視頻幀，并保存圖像（4）能對目標物體實現機器人追蹤，并執行機器人動作指令技能目標：（1）培養嚴謹、細致、規范的職業素質（2）培養團隊協作、表達溝通能力（3）培養跟蹤新技術、創新設計能力（4）培養技術標準意識、操作規范意識、服務質量意識等職業素養目標：CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03知識鏈接04項目準備05任務實施06任務評價07任務拓展08項目小結09知識鏈接04目標跟蹤技術機器人跟蹤抱球方案設計認識多線程知識鏈接

目標跟蹤技術413運動目標的跟蹤是在一段系列圖像中的每幅圖像中，實時地找到感興趣的運動目標，目前廣泛應用于體育賽事轉播、安防監控、無人機、無人車、機器人等領域。目標跟蹤中，常用的目標特性表達主要包括：視覺特征統計特征變化系數特征代數特征目標識別常用來確定某畫面或視頻中包含什么物體、各個物體在什么位置、各個物體的軌跡。因此常用于監控。人機交互和虛擬現實的場景。

知識鏈接

目標跟蹤技術414場景1：人員檢測知識鏈接

目標跟蹤技術場景2：車輛跟蹤識別415目標跟蹤依據是否依賴于先驗知識，可以分為兩種類別：不依賴于先驗知識的目標跟蹤依賴于目標的先驗知識本項目屬于第2類，依賴于紅色小球的先驗知識知識鏈接

目標跟蹤技術416目標跟蹤算法簡介1、不依賴先驗知識的目標跟蹤算法，其首先要解決的問題是從序列圖像中將變化運動區域從背景圖像中提取出來知識鏈接

目標跟蹤技術417目標跟蹤算法簡介2、依賴先驗知識的目標跟蹤算法，分為四種：基于主動輪廓的跟蹤；基于特征的跟蹤；基于區域的跟蹤；基于模型的跟蹤。本項目是第二種。知識鏈接

目標跟蹤技術418知識鏈接認識多線程419線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一個進程可以并發多個線程，每條線程并行或并發執行不同任務。多線程是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發或并行執行的技術。具有多線程能力的計算機因為有硬件支持，而能夠在同一時間執行多于一個線程，進而提升整體處理性能。在一個程序中，這些獨立運行的程序片段即單線程，利用它編程的概念就叫多線程處理。當處理一個消耗大的任務，如果讓主線程執行，它會等到動作完成，才完成后面的代碼，主線程“忙碌”，用戶界面會完全“卡死”。多線程將原本線程的任務分開成若干子任務同時執行，防治線程“堵塞”，增強用戶體驗和程序效率。知識鏈接認識多線程420多線程編程提供機制，以便更有效地使用這些多個計算核和改進的并發性。并發：并發是指同一時間片段同時執行。并行：同一時間點同時執行。單線程和多線程實例。對項目任務需求進行梳理分析，在智能人形教育機器人的主控制板上運行應用程序完成跟蹤抱球功能，輸出整個項目總體框架設計流程圖如圖所示：知識鏈接機器人跟蹤抱球方案設計421知識鏈接

機器人跟蹤抱球方案設計422主函數的設計：本項目需要對圖像進行大量計算，CPU切換頻繁，在視頻處理線程識別到小球之后，又需要對其結果進行跟蹤處理，具有強相關性，所以此處采用多線程策略。主函數主要實現創建和運行兩個線程：視頻處理線程；跟蹤處理線程知識鏈接

機器人跟蹤抱球方案設計423視頻處理線程及相關函數的設計，需要實現4個功能：圖像預處理和

輪廓提取處理圈出并顯示小球退出

獲取一幀圖像知識鏈接

機器人跟蹤抱球方案設計424跟蹤處理線程及相關函數的設計，需要實現2個功能：求解跟蹤動作指令執行動作指令CONTENT目錄項目導入01項目任務02知識鏈接04項目準備05學習目標03任務評價07任務拓展08項目小結09任務實施06項目準備05項目準備527Yanshee，硬件版本1.0以上一個無線鍵鼠一臺HDMI顯示器一根HDMI數據連接線一個紅色小球，直徑10cmYanshee軟件系統，版本V2.3.0以上計算機安裝了python3.9.2的32位版本，且安裝了opencv-python4.5.3以上的版本CONTENT目錄項目導入01項目任務02知識鏈接04任務實施06學習目標03任務評價07任務拓展08項目小結09項目準備05任務實施06創建和編寫程序復制相關文件到機器人端運行程序讓機器人跟蹤抱球任務實施創建和編寫程序630在PC端，創建整個項目程序的源代碼文件，命名為hold_ball.py。接著打開Python自帶的IDE環境，或PyCharm等軟件，編寫實現機器人綜合場景的程序。任務實施創建和編寫程序631編寫主函數相關代碼，主要分為：導入相關庫定義主函數任務實施創建和編寫程序632編寫視頻處理線程相關代碼，主要分為6步：1、導入視頻處理線程相關庫2、初始化視頻處理線程的相關變量3、初始化線程間交互的全局變量任務實施創建和編寫程序633編寫視頻處理線程相關代碼，主要分為6步：4、定義視頻處理線程函數5、定義識別小球函數任務實施創建和編寫程序634編寫視頻處理線程相關代碼，主要分為6步：6、定義圈出并顯示小球的函數任務實施創建和編寫程序635編寫跟蹤處理線程相關代碼，主要分為6步：1、導入跟蹤處理線程相關庫2、初始化跟蹤處理線程相關變量3、定義跟蹤處理線程函數4、定義求解跟蹤動作指令函數任務實施創建和編寫程序636任務實施創建和編寫程序637編寫跟蹤處理線程相關代碼，主要分為6步：5、定義動作執行類6、定義注冊回調函數任務實施復制相關文件到機器人端638編寫完程序后，用scp命令，將源碼包中的hold.hts和hold_ball。py復制到機器人端任務實施運行程序讓相關機器人抱球639用HDMI線，將機器人和電腦顯示屏連接，在機器人命令行輸入命令pythonhold_ball.py機器人跟蹤抱球結果如下圖任務實施運行程序讓相關機器人抱球640機器人命令段的界面如下圖CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03任務評價07項目準備05任務實施06知識鏈接04任務拓展08項目小結09任務評價07自我評價小組評價任務評價743自我評價小組評價CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03任務拓展08項目準備05任務實施06任務評價07知識鏈接04項目小結09任務拓展08任務拓展846思考如何在兩個線程間進行信號量同步。CONTENT目錄項目導入01項目任務02學習目標03