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基于ARM9的集装箱图像采集及箱号识别系统的设计

作　者: 葛凯华
导　师: 周凌柯
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制工程
关键词: S3C2440 ARM9 嵌入式系统 Linux 集装箱图像采集 Socket 图像处理 BP神经网络
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着信息技术、控制技术、半导体技术、网络技术的快速发展与进步,高性能、实时、低功耗、便捷、网络化的嵌入式系统正成为当今热门的研究方向。嵌入式系统的优异性能使得嵌入式系统在各个领域中都得到了广泛的运用和快速的发展,例如引领未来发展方向的物联网系统,其与嵌入式系统的发展就有着千丝万缕的联系。总而言之,针对嵌入式系统的运用和研究无论是现在还是将来都将有着重要的价值和实用意义。本系统设计目的在于引入基于ARM9的嵌入式图像采集技术来改进某公司集装箱箱号采集系统的架构。文中提出了将嵌入式系统应用到海关卡口集装箱图像采集系统中的方案,并证明嵌入式系统相对于原有系统的优势。系统实现了嵌入式集装箱图像采集系统的软硬件开发环境的搭建,通信、bootloader程序移植、Linux系统移植。分析嵌入式系统驱动程序设计的方法及工作机制,用GSPCA程序实现USB摄像头的驱动,基于Linux操作系统对嵌入式应用程序的开发与设计进行了广泛的研究。Linux操作系统是嵌入式软件系统的核心,本文基于Linux操作系统开发了嵌入式集装箱图像采集系统,基于Socket编程技术开发了集装箱图像网络传输系统。集装箱箱号的识别是集装箱管理系统中的重要的一环,本文在实现了集装箱箱号采集的基础上,结合集装箱箱号的先验知识,采用基于边缘检测的投影法实现集装箱字符初步定位、精确定位,该方法利用了箱号之间的间隙,箱号排列特征使用两次定位实现集装箱箱号位置的确定、图像分割,最终,采用双层BP神经网络实现了集装箱箱号数字和字母的识别。至此,本系统成功的验证了嵌入式系统在卡口集装箱图像采集中应用的可行性,并就箱号识别系统进行了有益的研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
1 绪论  8-16
  1.1 本课题的背景及研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文主要研究内容  12-13
  1.4 本文的主要工作及内容安排  13-16
2 嵌入式系统设计基础  16-28
  2.1 嵌入式系统的基本概念及组成  16-18
    2.1.1 嵌入式系统的基本概念  16
    2.1.2 嵌入式系统的设计要求  16-17
    2.1.3 嵌入式系统的组成及特点  17-18
  2.2 嵌入式系统的硬件系统  18-22
    2.2.1 嵌入式系统的硬件系统概述  18
    2.2.2 嵌入式处理器  18-22
    2.2.3 嵌入式外围设备  22
  2.3 嵌入式操作系统  22-24
  2.4 GT2440开发板简介  24-25
  2.5 集装箱图像识别系统总体方案设计  25-27
  2.6 本章小结  27-28
3 搭建嵌入式系统开发平台  28-40
  3.1 搭建嵌入式开发平台的硬件环境  28-30
  3.2 建立交叉编译环境  30-33
  3.3 Bootloader引导程序  33-36
    3.3.1 Bootloader简介  33-34
    3.3.2 U-Boot功能分析  34-35
    3.3.3 U-Boot移植  35-36
  3.4 Linux系统的移植  36-39
    3.4.1 Linux内核结构  36-37
    3.4.2 Linux内核配置及编译方法  37-39
    3.4.3 内核编译及移植  39
  3.5 本章小结  39-40
4 Linux下USB摄像头驱动程序的设计  40-48
  4.1 USB体系简介  40
  4.2 Linux下设备驱动程序概述  40-41
  4.3 USB摄像头驱动的一般编写方法  41-45
    4.3.1 USB驱动程序的编写方法  42-44
    4.3.2 USB设备的通信载体(urb)  44-45
  4.4 摄像头驱动程序GSPCA的分析  45-47
  4.5 本章小结  47-48
5 卡口集装箱图片采集及网络传输应用程序的设计  48-66
  5.1 基于内核V4L的图像采集程序设计原理  48-51
  5.2 卡口集装箱图像采集应用程序设计  51-56
  5.3 基于Socket的网络编程  56-61
    5.3.1 TCP/IP协议介绍  56-57
    5.3.2 Linux系统下基于Socket的网络编程  57-58
    5.3.3 Linux下面向连接的Socket通信实现  58-61
    5.3.4 Windows下基于MFC的Socket网络编程  61
  5.4 集装箱采集系统图像网络传输功能的软件实现  61-64
  5.5 本章总结  64-66
6 基于BP神经网络的卡口集装箱箱号的识别  66-84
  6.1 集装箱箱号识别系统组成及识别流程  66-74
    6.1.1 集装箱图片的预处理  67-70
    6.1.2 集装箱箱号的定位与分割  70-73
    6.1.3 集装箱箱号图片的归一化  73-74
  6.2 基于BP神经网络的箱号字符识别  74-80
    6.2.1 人工神经网络概述  75-76
    6.2.2 BP神经网络的基本原理  76-80
  6.3 基于BP神经网络的集装箱箱号识别  80-83
  6.4 本章小结  83-84
7 总结与展望  84-86
致谢  86-88
参考文献  88-91

基于ARM9的集装箱图像采集及箱号识别系统的设计

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