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隨著當今科學技術的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術正在各個行業(yè)得到廣泛的應用，而FPGA技術的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關系，設計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標準，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉換、二值化、形態(tài)學腐蝕處理及其目標定位等算法。實驗結果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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嵌入式圖像采集系統(tǒng)具有體積小、成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在遠程監(jiān)控、可視電話、計算機視覺、網(wǎng)絡會議等領域應用廣泛。為克服傳統(tǒng)基于單片機的圖像采集系統(tǒng)的種種不足，本文提出了一種新的解決方案，利用高速的ARM9嵌入式微處理器S3C2410A為硬件核心，搭配USB攝像頭，結合Linux構建了一套嵌入式的圖像采集系統(tǒng)。USB攝像頭有著容易購買、性價比高等優(yōu)點，但長期以來將其直接應用于嵌入式系統(tǒng)卻很困難。隨著ARM微處理器的廣泛應用，嵌入式系統(tǒng)的性能得到了極大的提升。人們逐漸將操作系統(tǒng)引入其中，方便系統(tǒng)的管理和簡化應用程序的開發(fā)。Linux是一個免費開源的優(yōu)秀操作系統(tǒng)，將其移植到嵌入式系統(tǒng)中能夠對系統(tǒng)進行高效地管理、極大地方便應用程序的開發(fā)。嵌入式的Linux操作系統(tǒng)繼承了Linux的優(yōu)良特性，還有著節(jié)約資源，實時性強等優(yōu)點。在本方案中以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎，借助其對USB、網(wǎng)絡等的強大支持能力來構建高度靈活的圖像采集系統(tǒng)。通過利用Linux操作系統(tǒng)內(nèi)建的video4Linux對攝像頭進行編程，實現(xiàn)了將USB攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)進行顯示和存為圖片的功能。本文中具體講述了嵌入式的軟硬件平臺的構建，USB攝像頭的驅動開發(fā)，圖像采集應用程序的實現(xiàn)等。本文提出的嵌入式圖像采集方案適用于市面上絕大多數(shù)流行的USB攝像頭，還能把得到的圖像通過以太網(wǎng)傳輸以實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。這套方案利用應用程序編程接口video4linux所提供的數(shù)據(jù)結構、應用函數(shù)等，實現(xiàn)了在Linux環(huán)境下采集USB攝像頭圖像數(shù)據(jù)的功能，并運用嵌入式的GUI開發(fā)工具Qt/Embedded來編寫最終的應用程序實現(xiàn)了美觀的用戶界面。充分運用Linux操作系統(tǒng)和其工具的強大功能來實現(xiàn)圖像采集， 對基于Linux內(nèi)核的后續(xù)圖像應用開發(fā)具有實用意義。本系統(tǒng)完全基于開放的平臺和模塊化的實現(xiàn)方法，具有良好的可移植性，可方便地進行各種擴展。這種方案所實現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)成本低，靈活性高，性能好，是一種優(yōu)良的解決方案。本文詳細介紹了這種基于Linux系統(tǒng)和S3C2410A平臺的嵌入式圖像采集系統(tǒng)。關鍵詞：嵌入式，ARM，USB，圖像采集，Linux
上傳時間： 2013-06-05
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隨著科學技術的發(fā)展，汽車結構不斷完善，人們對汽車的性能更加關注。汽車本身是一個復雜的系統(tǒng)，在使用過程中，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，汽車技術狀況可能不斷惡化，需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術，模擬汽車在各種路面行駛阻力，使汽車的道路試驗項目移至室內(nèi)進行，減少室外環(huán)境變化對測試的影響，能夠很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡明了研究汽車底盤測功機測控系統(tǒng)的目的和意義，給出了汽車底盤測功機的結構和工作原理，在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎上，建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置，不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置，簡化了底盤測功機的結構，而且實現(xiàn)了慣性阻力的無級模擬。在系統(tǒng)硬件上，設計了轉速轉矩信號的采集電路和前端信號處理電路，提高了采集數(shù)據(jù)的準確性，保證系統(tǒng)的精度，并給出了勵磁控制電路的設計與實現(xiàn)。在通訊上，設計CAN和USB互相轉化的接口電路，不僅實現(xiàn)上下位機之間的通訊，而且還突破了傳統(tǒng)底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上，采用積分分離PID算法，實現(xiàn)轉速、勵磁電流和轉矩、勵磁電流的兩個雙閉環(huán)控制器，滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上，采用模塊化編程的思想，從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后，構建了實驗平臺，對系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結果表明：系統(tǒng)能滿足汽車性能測試的要求。
標簽： 汽車底盤 測功 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-12
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隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，作為國民經(jīng)濟基礎之一的電力行業(yè)取得了迅猛的發(fā)展，電力系統(tǒng)輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統(tǒng)運行、管理和科研人員的關注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下，在參考國內(nèi)外大量文獻及研究成果的基礎上，設計實現(xiàn)了一套輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)。 本文研制的輸電線路在線監(jiān)測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數(shù)以及圖像信息，并將數(shù)據(jù)進行采集、處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控中心，達到對輸電線路運行狀況進行實時監(jiān)測的目的，并以此為依據(jù)給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據(jù)，可以大大減少電力部門的工作量并預防線路事故的發(fā)生。 針對本系統(tǒng)功能豐富、監(jiān)測參數(shù)眾多的特點，作者設計了基于ARM的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。通過對ARM資源的合理分配，實現(xiàn)了監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集處理功能。終端的數(shù)據(jù)傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成，實現(xiàn)了GPRS和GSM SMS兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設計和研究工作的總結，本文內(nèi)容主要偏重于監(jiān)測終端硬件和軟件的研究設計。論文在最后一部分對運行得到的數(shù)據(jù)也進行了分析、總結。 本文研制的輸電線路綜合監(jiān)測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網(wǎng)運行，運行結果表明系統(tǒng)各方面性能良好，滿足設計要求。
標簽： ARM 輸電線路 在線監(jiān)測
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：zhaiyanzhong
控制器局域網(wǎng)(CAN)最初是由德國BOSCH公司為汽車的監(jiān)測、控制系統(tǒng)設計的。它是一種有效的支持分布式控制或者實時控制的串行通信網(wǎng)絡。由于其具有多主機、高性能以及高可靠性，CAN總線已經(jīng)廣泛應用于汽車電子控制、過程控制、機械工業(yè)、紡織機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械以及傳感器等領域。CAN總線已經(jīng)形成國際標準，并已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。 另一方面，隨著電動車的技術的不斷發(fā)展，電動車已經(jīng)開始邁向了市場普及的道路。對于電動車電池的管理和維護越來越成為電動車發(fā)展的重點之一。由于CAN具有抗干擾性強、連接簡單、無主通信等特點，非常適合用來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集和傳輸。因此，本文利用CAN總線為基礎設計了一個電池實時數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)，經(jīng)分析、設計、編程和調(diào)試，在實際應用中得以實現(xiàn)。 該系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)傳輸層和用戶管理層三個部分。數(shù)據(jù)采集層的主要任務是電池實時數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；數(shù)據(jù)傳輸層的主要功能是通過CAN總線接收數(shù)據(jù)采集層發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，并將其轉換成RS232串口協(xié)議發(fā)送到上位機；用戶管理層的主要功能是通過串口接收數(shù)據(jù)，實時顯示，存儲和分析。 論文完成的主要工作有： (1) 通過對系統(tǒng)需求的分析，將整個系統(tǒng)分為三個獨立的層，分別進行了軟硬件設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的模塊化，增強了系統(tǒng)的應用性； (2) 詳細的研究了CAN2.0B協(xié)議和SAE J1939協(xié)議，并在此基礎上，編寫了適合本設計的通訊協(xié)議； (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件結構和軟件設計方法； 本課題的創(chuàng)新點在于利用目前汽車工業(yè)廣泛采用的CAN總線協(xié)議，設計了一套簡單，高效，穩(wěn)定的電池數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)，并在實際中得以應用。在系統(tǒng)設計過程中將整個系統(tǒng)分為3個層，大大提升了系統(tǒng)的模塊化水平，有利于系統(tǒng)的擴展和維護。
上傳時間： 2013-07-07
上傳用戶：1417818867
H．264/AVC規(guī)范是由國際電聯(lián)(ITU-T)和國際標準化組織(ISO)聯(lián)合制定的新一代視頻編解碼標準。它具有如下四個特點：低碼流，和MPEG2等壓縮技術相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8；高圖象質(zhì)量，復雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細節(jié)；容錯能力強，提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯誤的必要工具；網(wǎng)絡適應性強，提供了網(wǎng)絡適應層，數(shù)據(jù)能在不同網(wǎng)絡上傳輸。但由此帶來的代價是復雜度極高的編碼過程，尤其是在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)具有很大的挑戰(zhàn)性。 本文主要介紹了基于H.264標準的開源代碼T264向DM642平臺的移植和優(yōu)化。優(yōu)化綜合運用了上層和底層的實現(xiàn)方法實現(xiàn)。上層的方法例如使用CCS提供的條件優(yōu)化代碼優(yōu)化功能，使用IMGLIB中高度優(yōu)化的函數(shù)等，其特點是簡便易行，效果良好；底層的實現(xiàn)方法例如使用DM642特有的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用線性匯編的方式實現(xiàn)算法等，特點是提高了代碼運行的并行性，但需要對DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設計已成功完成H.264.算法在DM642開發(fā)板上的運行，壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復雜度的不同達到了35-50幀每秒。此后本設計還繼續(xù)使用優(yōu)化后的編碼器實現(xiàn)了監(jiān)控用視頻服務器的原型，使得攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)在DM642開發(fā)板上壓縮后傳輸至PC機，且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時間： 2013-06-23
上傳用戶：qqiang2006
圖像的采集和傳輸是實時監(jiān)控、遠程控制、智能小區(qū)等諸多領域的關鍵技術。基于傳統(tǒng)：PC的圖像采集已成為現(xiàn)實。隨著信息技術的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究開發(fā)成為了后PC時代的一個熱點，它被廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場、信息家電等各行各業(yè)。同時，圖像的遠程采集傳輸也朝著專業(yè)化、多樣化和低成本的方向發(fā)展。利用嵌入式技術來實現(xiàn)圖像的遠程采集傳輸正順應了時代發(fā)展，有較大的實用價值。 本文主要研究了基于嵌入式的遠程圖像采集傳輸系統(tǒng)。嵌入式終端采用$3C2410為核心的目標板為硬件平臺，采用嵌入式Linux為系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)通過連接在嵌入式終端的USB攝像頭完成靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)采集，并進行圖像壓縮處理。在圖像傳輸方面，論文設計了兩種模式：一種是通過Intemet傳輸?shù)摹⒒贐/S模式的傳輸方式。在該模式下，遠端客戶機通過瀏覽器訪問架設在終端里的嵌入式服務器而獲得圖像信息。另一種是基于GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程無線圖像傳輸。終端將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到擁有固定Ip的監(jiān)控服務器上來完成圖像遠程傳輸。 本文首先介紹了圖像采集傳輸和嵌入式方面的相關內(nèi)容，并介紹了本論文所采用的開發(fā)平臺。為了順利開發(fā)接著構建了開發(fā)環(huán)境，這里包括U-boot的移植、Linux系統(tǒng)的內(nèi)核編譯和移植、設備驅動模塊的加載以及交叉編譯環(huán)境的建立。在此基礎上，利用Vide04Linux的接口函數(shù)，用C語言實現(xiàn)了圖像原始數(shù)據(jù)的采集程序，并利用JPEG算法了實現(xiàn)圖像壓縮。在基于B/S模式的傳輸方式中，首先利用Boa架設了嵌入式服務器，然后用C語言完成CGI腳本，該腳本將圖像嵌入網(wǎng)頁并實時更新以實現(xiàn)網(wǎng)頁的動態(tài)輸出。在基于GPRS實現(xiàn)遠程無線圖像傳輸方式中，論文詳細分析了系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)流的特征，提出了采用辨識特征字符、數(shù)據(jù)打包等策略以實現(xiàn)GPRS的網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)通訊，并且在此基礎上用C語言編程實現(xiàn)。同時，在PC(Linux)上用Socket編程實現(xiàn)了監(jiān)控服務器軟件，該軟件用以接收圖像數(shù)據(jù)和控制嵌入式終端的系統(tǒng)狀態(tài)。最后，論文分析比較了兩種傳輸方式的區(qū)別和優(yōu)缺點。試驗證明，采用兩種方式都能成功實現(xiàn)圖像的遠程采集傳輸，并且試驗效果較好。
上傳時間： 2013-05-17
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溫室是設施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實踐經(jīng)驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術，計算機技術及通訊技術的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強、適應性好等特點，能夠達到預期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數(shù)的測控。 在軟件設計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。
上傳時間： 2013-07-21
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移動機器人是機器人研究領域中重要的一個分支，智能移動機器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉換等專業(yè)技術為一體，跨計算’機、自動控制、機械、電子等多學科，成為當前智能機器人研究的重點之一。路徑規(guī)劃是移動機器人研究的一個基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規(guī)劃算法能夠幫助機器人適應各種復雜的環(huán)境，大大提高機器人的應用領域，尤其是使移動機器人具備自動識別環(huán)境的能力，能在未知環(huán)境下完成一定的工作。 本文的主要任務是以LEGO Technic組件為本體，重新設計一個控制器，并據(jù)此研究移動機器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動機器人避障的實時性、準確性要求，需要有一個功能完善的硬件平臺，實現(xiàn)信息采集、處理以及避障的策略。本文設計了一套移動機器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應的外圍電路、傳感器、人機交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學實驗及避障實驗結果驗證了本文所設計的控制器的性能。 在對移動機器人的避障策略的研究過程中，采用了基于虛擬力場法的位置閉環(huán)控制方法，這種方法簡化了傳統(tǒng)避障方法的數(shù)學運算過程，提高了機器人對障礙物的反應速度。最后，設計了一套實驗系統(tǒng)，進行相應的避障方法實驗。結果表明，所設計的控制器能夠完成基本的實時避障功能。
標簽： DSP 移動機器人 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-30
上傳用戶：gdgzhym
上海交通大學工程碩士學位論文 本文首先對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀做了簡單分析， 并介紹了本系統(tǒng) 中主要涉及到的相關技術，包括嵌入式技術、圖像壓縮技術、視頻壓 縮技術和移動數(shù)據(jù)通信技術。具備了一定的理論基礎后，提出本系統(tǒng) 的總體設計方案，明確需要實現(xiàn)的目標功能。然后，圍繞目標方案詳 細介紹了具體實現(xiàn)方法，包括硬件總體結構、嵌入式 Linux的移植、 USB 攝像頭驅動移植、Video4Linux 編程方法、網(wǎng)絡傳輸模塊的開發(fā)、 流媒體系統(tǒng)建立、WAP 程序的開發(fā)等。最后給出了在現(xiàn)網(wǎng)測試環(huán)境中 調(diào)測結果。 本系統(tǒng)通過嵌入式芯片實現(xiàn)靜態(tài)圖像及視頻的采集、編碼，并將 采集壓縮編碼后的數(shù)據(jù)傳送到視頻中心服務器， 在2G/3G 移動終端中 以 WAP 或流媒體客戶端方式直接查看遠程圖像。 系統(tǒng)最大的特點是采 用了分布式架構的 C/S（采集端至視頻中心服務器）和 B/S（WAP 服 務器至移動終端）結構便于系統(tǒng)的動態(tài)擴展；同時也借助了 WAP 技術 實現(xiàn)了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的無線化。
標簽： ARM9 無線圖像 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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