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基于嵌入式的视觉检测系统设计与实现

作　者: 郑建飞
导　师: 符意德
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 视觉检测嵌入式系统数字逻辑设计数字图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

视觉检测技术发展至今,视觉检测技术的理论和实现环境仍处在不断发展和完善之中。目前视觉检测的商业应用系统大多数是基于PC机的板卡式系统。这种实现借助高速图像采集卡采集现场图像数据,然后在PC上利用专用的图像处理软件进行目标的处理分析和识别。这种解决方案除了开发成本高之外,还存在操作难度高,可维护性低以及实时性问题等不足之处。嵌入式系统开发技术为视觉检测实现提供了新的途径,嵌入式视觉检测系统具有开发成本低,操作简单,实时性强而且占用空间小等优点,可以在中小企业得到广泛地应用。嵌入式视觉检测相关技术也在不断的发展和完善,其实现有多种方式。本文针对视觉检测的快速性和准确性的设计目标,采用FPGA数字逻辑设计和ARM嵌入式开发技术相结合的方法,实现了基于嵌入式的视觉检测系统。系统针对图像高速采集的要求,采用FPGA设计完成了图像的实时高速采集驱动,同时在采集端完成了SDRAM存储芯片的驱动控制,实现了图像实时的高速存储,采集的图像和ARM处理器之间的数据传输采用DMA方式进行。系统软件中的数字图像处理实现是视觉检测的关键部分,图像处理从改进算法实现入手结合嵌入式开发的特点,完成了算法的快速实现,并针对ARM平台资源有限的现实,图像处理算法在代码实现上进行了优化处理。本课题任务在完成了系统硬件平台的设计并进行了软硬件的调试工作后,负责了图像采集存储的驱动设计和图像处理分析算法实现。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题的背景和意义  7-8
  1.2 视觉检测的研究和应用现状  8-9
  1.3 研究内容及主要工作  9-10
  1.4 论文组织结构  10-11
2 视觉检测实现的相关技术  11-21
  2.1 嵌入式ARM技术  11-12
  2.2 FPGA设计技术  12-14
    2.2.1 HDL开发  12-13
    2.2.2 FPGA设计开发流程  13-14
    2.2.3 FPGA器件结构  14
  2.3 图像处理技术  14-20
    2.3.1 数字图像预处理  15-16
    2.3.2 数字图像分割  16-19
    2.3.3 图像特征提取与分析  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 视觉检测系统软硬件总体设计  21-30
  3.1 总体结构设计  21-23
  3.2 系统硬件设计  23-27
  3.3 系统软件设计  27-29
  3.4 本章小结  29-30
4 图像数据采集与存储层的FPGA设计实现  30-46
  4.1 图像采集控制驱动实现  30-37
    4.1.1 OV7620驱动控制实现  30-34
    4.1.2 图像采集实现  34-37
  4.2 图像采集数据存储实现  37-43
    4.2.1 SDRAM驱动模块划分  40
    4.2.2 SDRAM驱动实现  40-43
  4.3 FIFO和DMA实现  43-45
  4.4 本章小结  45-46
5 图像处理层的实现与性能分析  46-61
  5.1 图像处理实现问题  46-47
  5.2 图像预处理  47-53
    5.2.1 灰度图像增强  47-49
    5.2.2 图像滤波实现  49-53
  5.3 图像分割实现  53-56
    5.3.1 基于边缘检测的实现  53-54
    5.3.2 基于阈值分割的实现  54-56
  5.4 特征提取实现  56-60
  5.5 系统性能分析  60
  5.6 本章小结  60-61
6 总结  61-63
  6.1 论文小结  61
  6.2 有待研究的工作  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

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