第329章 抛弃框架，从零开始造轮子

    随着靳雪雯的讲解，江寒对战神一号的基本结构，很快就有了初步的了解。
   接下来就该研究一下，如何改进它的性能，提升战斗力了。
   “这是什么传感器？”江寒指着一个小机关。
   靳雪雯看了一眼：“这是碰撞传感器。”
   “这一颗呢？”
   “红外线传感器。”
   ……
   江寒一个个询问过去。
   很快，他就看到了一个小洞洞，表面微微凸起。
   江寒仔细看了看：“这里好像是个摄像头？”
   靳雪雯点了点头：“这叫二维视觉传感器，其实就是一颗摄像头。”
   江寒思索了一下，问：“通过这个东西，战神一号就可以‘看’到目标了吧？”
   靳雪雯说：“对的，但因为是二维画面，不太容易判断出距离远近，具体工作过程是这样的……”
   江寒用心倾听，同时拿出纸和笔，列了几个式子，写写算算起来。
   “战神一号”最大的问题，是攻击移动目标时，射击精度太差。
   敌机距离太远，子弹就会发生滞后的现象；敌机距离太近时，又会胡乱“抢拍”。
   之所以会有这样的表现，归根结底是因为预测算法有BUG。
   要想彻底解决这个问题，还是要从根本处入手。
   事实上，对于实弹射击来说，无论数据处理速度多快，都必须对目标的移动轨迹做预测。
   否则的话，子弹只会追在敌人的屁股后面，永远打不中。
   ——当己方机器人经过计算、射出子弹时，敌机早就不在原来的位置上了。
   “战神一号”定位敌机时，主要使用超声波传感器，限于硬件精度，效果不算很理想。
   所以靳雪雯还利用摄像头，通过采集实时图像，辅助定位。
   但她在图像处理时，使用了官方提供的图像识别框架。
   说实话，官方出品的这个编程框架，稳定性真的不错，但效率方面就没法期待了。
   虽然靳雪雯在NOIP中表现不俗，编程功力相当不错，但想要甩掉框架，从0开始自己造轮子，还是力有不逮的。
   此外，她在处理图像数据时，对于深度信息的处理，也有很大的问题。
   靳雪雯毕竟才初三，无论信息学还是数学，都缺乏了一点底蕴。
   能做到现在这样，已经相当不错了，还真没法苛责她什么。
   根据靳雪雯的说法，“战神一号”的反应阈值是0.2秒。
   也就是说，从发现目标、确认敌机方位，到经过计算，调整自身姿态，然后发射出子弹，这一系列操作至少需要0.2秒的时间。
   但这并不是说，其机载计算机的数据处理速度，只能达到每秒5帧。
   真要是那样的话，类比成电脑游戏的画面表现，这已经卡成PPT了……
   由于图像处理技术的限制，“战神一号”每秒只能处理大约10帧画面。
   这个速率其实不算很慢，基本上达到了参赛机器人的平均水准。
   但在瞬息万变的战场上，这样的信息处理速度，显然是无法让人满意的。
   关于如何改进“战神一号”，江寒很快就有了思路。
   如何通过摄像头，算出与敌机的相对距离？
   最容易想到的，就是安装第二颗摄像头，形成三维视觉，然后用立体成像算法，把数据放到三维空间中处理。
   但这种算法比较复杂，且需要反复测试，调整参数。
   这需要大量时间，可明天就要参赛了，可能会有点来不及。
   那么还有没有别的办法呢？
   其实是有的。
   靳雪雯编写的控制程序，其图像处理部分，在通过像素信息计算深度时，存在相当大的误差，对角度的判断也有一点小问题。
   这是导致预测失败的根本原因。
   只要对目前的图像识别算法，做出一些改进和优化，使其能正确计算深度（距离）和角度，就能在预测敌机的行动时，大大提高成功率了。
   同时还要尽量提高数据处理的效率。
   当帧率超过20以上，就能极大缓解各种由于延迟导致的问题，超过30，肉眼就看不出卡顿，如果帧率达到50……
   江寒算得十分认真。
   靳雪雯聚精会神地偷看着他的侧脸。
   不知怎么的，小脸忽然就热了起来，小心脏也跳得更加欢快了。
   唔，果然认真工作的男人，才是最有魅力的吗？
   靳雪雯默默地想着。
   就在这时，江寒嘴角微微勾起，忽然抬头看了她一眼：“战神一号的主控代码，你有备份吧？”
   “啊？”靳雪雯正沉迷着，闻言顿时一惊。
   慢了不止一拍，她才反应了过来，慌忙点了点头：“哦！”
   然后定了定神，说：“有的，有好几个版本。”
   江寒洒然一笑：“很好，那我就在目前版本的基础上，试着改进、优化一下，看看效果怎么样。”
   靳雪雯连连点头：“好的！”
   江寒想了想，又说：“不过，你这个机器人的编程环境，我也不是很熟悉……”
   沉吟了一下，说：“要不这样吧，咱们合作一下，我来改进算法，你负责编写代码，怎么样？”
   靳雪雯兴奋点头：“太好了，就这么办！”
   随后，她就拿出改锥和镊子等工具，拆起了“战神一号”的外壳。
   江寒看她笨手笨脚的样子，不由得微微一笑：“行了，交给我吧，你去准备好编程环境就行了。”
   靳雪雯只好讪讪地一笑，将工具交给了江寒，然后摆弄起自己带来的笔记本电脑去了。
   江寒将战车腹板拆下，从中取下了它的数据处理核心。
   这是一块卡片计算机，名为“神机w-2012”，在同类产品之中，性能也算得上可圈可点。
   靳雪雯一边忙活，一边给江寒介绍。
   “神机”的峰值功耗为8W，搭载了一块1.0GHz的ARMCPU，拥有独立的GPU、2GRAM、128GROM，还带有WIFI和USB接口。
   其运算速度还是相当过得去的。
   跟高配的台式机、笔记本电脑相比，可能略有不及；但与配置一般的智能手机、平板电脑相比，已经差不了多少了。
   只是再多的计算资源，也得合理运用，才能发挥出应有的效能。
   江寒将“神机”拆下来之后，交给了靳雪雯，让她用USB线连到笔记本上。
   这时，开发专用的IDE，也已经准备就绪了。
   江寒在纸面上设计着算法，并让靳雪雯修改相应的代码。
   首先要做的，是调整摄像头工作时的分辨率。
   “战神一号”搭载的这颗摄像头，一共支持三种分辨率：640×320、1280×720、1920×1080。
   清晰度越高，获得的图像质量自然越好，但处理起来也就越慢。
   因此，江寒一上来就让靳雪雯将摄像头的工作模式，调整到了640×320。
   然后通过调整曝光时间，以及矫正Gamma值等手段，获得更好的图像质量。
   接下来，到了第一个关键点：机体识别算法。
   靳雪雯在自己编写的程序中，使用了官方的图像识别框架，以实现在采集到的图像中，匹配机体外壳上的特征图案。
   江寒看了一下框架的源代码，就知道这个东西能不用最好不用。
   这个框架复杂而且臃肿，效能十分低下。
   唯一的优点就是易学易用，即使是初中生，也可以只用几个月的时间掌握它。
   但现在既然追求极限的效率，那就必须抛弃它，从零开始造轮子！
   江寒提出了这一点，靳雪雯却犯了愁：“从头写底层……太难了吧？一晚上的时间，只怕不太够啊。”
   江寒微微一笑，平静地说：“这个模块我来写吧，等下你把它整合到主程序里就行了。”
   顿了顿：“当然，平台相关的部分，还有涉及到硬件操作的地方，你得随时给我指点，不然我还得时不时去翻官方的白皮书。”
   靳雪雯欣然应允，将笔记本电脑推到了江寒面前。
   江寒开始工作。
   图像识别算法的改进方案，他早就在脑海中打好腹稿了。
   实战时用来检测碰撞的“皮肤”上，集成了一些LED灯，用来显示血量等信息。
   利用这些LED灯，来检测和判定敌机，无疑是比较适合的。
   由于LED是发光的，那么就可以调低曝光，以屏蔽环境光干扰；
   再二值化处理一下，图像中除了LED部分，就都变成了黑色。
   预处理做得好，在后续步骤中，可以大大降低计算量。
   至于如何识别图像中的机体……
   江寒的第一个念头，就是各种人工神经网络算法。
   运用深度学习技术，对输入图像进行识别，输出所属类别和定位信息……
   看起来的确相当有可行性。
   但江寒稍微深入一想，就知道这个办法只是看起来很美，在比赛中很可能行不通。
  


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