2025 年全国大学生电子设计竞赛试题（C 题）——基于单目视觉的目标物测量装置

一、 任务设计制作基于单目视觉的目标物测量装置用于测量并显示基准线到目标物的距离D见说明、目标物平面简称物面上几何图形的边长或直径x测量系统组成如图 1 所示。测量电路和单目摄像头组成测量装置如图 2 所示由外部 5V 直流稳压电源供电。二、要求1. 基本要求1从三个基本目标物见说明中随机取出一个摆在轴线上的某一指定位置。一键启动装置测量并显示D和x。2从余下的两个基本目标物中再随机取出一个摆在轴线上的某一指定位置。一键启动装置测量并显示D和x。3将最后一个基本目标物摆在轴线上的某一指定位置。一键启动装置测量并显示D和x。4实时监测直流稳压电源对测量装置整机的供电电流IS。在测量装置工作期间测量并显示IS要求测量的相对误差绝对值不大于 5%。2. 发挥部分1从四个发挥目标物见说明中随机取出一个摆在轴线上某一指定位置。一键启动装置测量并显示D、物面上最小面积正方形的x。2从余下的发挥目标物中再随机取出一个摆在轴线上某一指定位置。一键启动装置测量并显示D、物面上最小面积正方形的x。3取出物面上正方形带数字编号的发挥目标物摆在轴线上某一指定位置。参赛队员向测量装置输入指定正方形编号。一键启动装置测量并显示D、指定编号正方形的x。4取出最后一个发挥目标物摆在轴线上某一指定位置。水平转动目标物使物面与轴线间成30°~60°的夹角。一键启动装置测量并显示物面上正方形的x。5优化测量装置降低整机功耗。要求测试全程实时监测并显示测量装置的功耗P和最大功耗Pmax。6其他。三、说明1限制规定本题只能使用一个摄像头类型和性能不限不得利用视觉测距类商品进行改装不得利用超声、激光、毫米波测距雷达等非视觉方式测距测量装置不得使用 PC 机含笔记本电脑、平板电脑等。自制图 2 中的供电电流测量电路时不得使用商品模块。违者不予测试。2测试场地测试场地为基准面上相互垂直的两条黑色线线宽约 5mm分别为长 210cm 的轴线线上无刻度、长 50cm 的基准线如图 1b所示。3目标物赛区测试一律使用赛区制备的目标物包括基本要求测试用的目标物简称基本目标物、发挥部分测试用的目标物简称发挥目标物。所有目标物面均为竖立的白色 A4 纸其四边印有线宽 2cm 的黑色边框线。A4纸底边中点处印有标记点。所有目标物面上印制的是黑色实心几何图形。三个基本目标物面A4 纸面中心位置分别印有圆形、等边三角形、正方形其直径或边长范围 10cm16cm四个发挥目标物面印制的图形包括单个正方形若干面积不等、彼此分离或局部重叠的正方形组合图形若干印有 1 位白色阿拉伯数字编号、面积不等的正方形组合图形各正方形边长范围 6cm12cm。参赛队在校参赛期间可参考以上描述自制用于系统调试的目标物。4目标物与摄像头摆放目标物面标记点在基准面上的垂直投影点始终落在轴线上。除发挥部分第4项外目标物面在基准面上的投影线均垂直于轴线。摄像头始终固定在图 1b中的O点处。5目标物距离D定义为目标物面标记点在基准面上的垂直投影点与基准线之间的距离测量范围 100cm200cm。6测试规定测试期间测量装置不得联网不得改变摄像头的位置和高度。除发挥部分第3项测试外启动测量时只允许一键启动不得再对装置进行其他操作。要求从一键启动装置到显示出测量结果的用时不超过 5s否则相应测试项不得分。7D和x的测量误差要求基本要求目标物距离D的测量误差绝对值≤5cm物面图形边长或直径x的测量误差绝对值≤1cm发挥部分目标物距离D的测量误差绝对值≤2cm物面正方形边长x的测量误差绝对值≤0.5cm。8测量装置功耗定义为其中US为直流稳压电源输出电压 5VIS为直流稳压电源输出电流。四、评分标准